研究背景脊髓损伤（spinal cord injury,SCI）会导致感觉,运动或自主神经功能紊乱,是目前临床上难以治疗的高残疾和高死亡率的中枢神经系统疾病,给家庭和社会造成沉重的经济负担。然而目前的治疗管理策略效果有限,仍需开发更为高效的治疗方法促进SCI后神经功能恢复。组织工程学的快速发展,为SCI治疗创造了广大前景。组织工程材料不仅可以弥补病损区域的组织缺损,提供桥连和支撑,还能作为移植细胞和营养因子的载体,促进创伤修复和功能重建。然而,组织工程材料仍存在包括材料来源选择、性能调控和结构设计等多个方面需要解决的问题,导致在实际临床治疗应用中受到限制。因此,本研究在通过微流体装置简便制备明胶微球的基础上,设计了一种具有多孔隙的密堆积固体三维明胶微球支架（three-dimensional gelatin microspheres scaffolds,3D GMS）旨在促进 SCI 功能恢复。研究目的探究3D GMS的多孔隙固体三维结构是否符合SCI支架要求,其对SCI功能恢复的影响及其可能机制。实验方法通过微流体装置自组装3D GMS并加以表征,另外不经微流体工艺制得普通明胶支架（control GS）作为对照。以脊髓半横断手术建立大鼠SCI模型,分为SCI组、SCI+control GS组和SCI+3D GMS组。通过行为学和电生理检测评估运动功能恢复情况;通过显微镜检、尼氏染色和扫描电子显微检测评估脊髓组织修复情况;通过qRT-PCR检测促炎因子的表达变化;利用免疫荧光染色检测小胶质细胞和星形胶质细胞的激活及分布情况,以及神经元和轴突的存活再生情况;以TUNEL染色检测细胞凋亡水平评估生物相容性;以Western Blot分析蛋白水平表达变化。实验结果表征结果证明3D GMS具有多孔隙的密堆积固体三维结构,具备高孔隙率、合适的孔径、力学性能和降解特性。SCI+3D GMS组相比SCI和SCI+control GS组在BBB评分、步幅和运动诱发电位波幅上都得到显著改善,促进了 SCI后运动功能恢复。3D GMS促进组织新生并填补病变缺损,减轻组织溃烂水肿和囊性空洞样改变,且不引起额外的细胞凋亡。与SCI和SCI+control GS组相比,SCI+3D GMS组病变区域促炎因子表达水平显著降低,且小胶质细胞数量和活化水平受到抑制,同时星形胶质细胞数量也显著降低;此外,病变区域神经元和轴突数量增多且分布广泛,神经元MAP-2和轴突标记NF的蛋白表达水平显著提高;Western Blot分析表明3D GMS植入提高了 AKT、ERK磷酸化水平。实验结论3D GMS具有多孔隙的立方密堆积固体三维结构,符合新一代SCI组织工程材料的要求,能够改善炎症微环境,减少胶质瘢痕形成,促进神经修复和轴突再生,可能通过激活AKT和ERK通路改善神经功能障碍。