Nerve tissues contain hierarchically ordered nerve fibers, while each of the nerve fibers has nano-oriented fibrous extracellular matrix and a core-shell structure of tubular myelin sheath with elongated axons encapsulated. Here, we report, for the first time, a ready approach to fabricate biomimetic nerve fibers which are oriented and have a core-shell structure to spatially encapsulate two types of cells, neurons and Schwann cells. A microfluidic system was designed and assembled, which contained a coaxial triple-channel chip and a stretching loading device. Alginate was used first to assist the fabrication, which was washed away afterwards. The orientation of the biomimetic nerve fibers was optimized by the control of the compositions of methacrylate hyaluronan and fibrin, together with the parameters of microfluidic shearing and external stretching. Also, neurons and Schwann cells, which were respectively located in the core and shell of the fibers, displayed advanced biologic functions, including neurogenesis and myelinating maturation. We demonstrate that the neural performance is relatively good, compared to that resulted from individually encapsulated in single-layer microfibers. The present study brings insights to fabricate biomimetic nerve fibers for their potential in neuroscience research and nerve regeneration. Moreover, the present methodology on the fabrication of oriented fibers with different types of cells separately encapsulated should be applicable to biomimetic constructions of various tissues.

中文翻译：

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具有模仿的髓鞘结构和排列的纤维生态位的神经纤维的生物制造。

神经组织包含层次排列的神经纤维，而每条神经纤维均具有纳米方向的纤维状细胞外基质和管状髓鞘的核-壳结构，并包裹了细长的轴突。在这里，我们首次报告了一种现成的方法来制造仿生神经纤维，该神经纤维的方向是定向的，具有核-壳结构，可以在空间上封装两种类型的细胞，即神经元和雪旺氏细胞。设计并组装了一个微流体系统，该系统包含一个同轴三通道芯片和一个拉伸加载装置。首先使用藻酸盐来辅助制造，然后将其冲洗掉。通过控制甲基丙烯酸透明质酸和纤维蛋白的成分，优化了仿生神经纤维的取向，以及微流体剪切和外部拉伸的参数。此外，分别位于纤维核心和壳中的神经元和雪旺细胞显示出先进的生物学功能，包括神经发生和髓鞘成熟。我们证明，与单独封装在单层微纤维中相比，神经性能相对较好。本研究为仿生神经纤维在神经科学研究和神经再生中的潜力提供了见识。而且，本发明的用于制造具有分别封装的不同类型的细胞的定向纤维的方法学应该适用于各种组织的仿生构造。它们分别位于纤维的核和壳中，显示出先进的生物学功能，包括神经发生和髓鞘成熟。我们证明，与单独封装在单层微纤维中相比，神经性能相对较好。本研究为仿生神经纤维在神经科学研究和神经再生中的潜力提供了见识。而且，本发明的用于制造具有分别封装的不同类型的细胞的定向纤维的方法学应该适用于各种组织的仿生构造。它们分别位于纤维的核和壳中，显示出先进的生物学功能，包括神经发生和髓鞘成熟。我们证明，与单独封装在单层微纤维中相比，神经性能相对较好。本研究为仿生神经纤维在神经科学研究和神经再生中的潜力提供了见识。而且，本发明的用于制造具有分别封装的不同类型的细胞的定向纤维的方法学应该适用于各种组织的仿生构造。与单独封装在单层超细纤维中得到的结果相比。本研究为仿生神经纤维在神经科学研究和神经再生中的潜力提供了见识。而且，本发明的用于制造具有分别封装的不同类型的细胞的定向纤维的方法学应该适用于各种组织的仿生构造。与单独封装在单层超细纤维中得到的结果相比。本研究为仿生神经纤维在神经科学研究和神经再生中的潜力提供了见识。而且，本发明的用于制造具有分别封装的不同类型的细胞的定向纤维的方法学应该适用于各种组织的仿生构造。