3D打印的宏觀微觀雙層次多孔網(wǎng)格材料作為具有藥物遞送功能的組織工程支架

來(lái)源：生物材料與組織修復(fù)主筆：徐鑫宇
輔助：李瑞延,、李士懷

我們所從事的領(lǐng)域其實(shí)與組織工程息息相關(guān),，在臨床工作中,，涉及需要骨組織工程的內(nèi)容很多,，我們的研究領(lǐng)域有著很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值,。于此同時(shí)，骨缺損常合并其他情況出現(xiàn),，在這種需求下,，臨床上對(duì)骨修復(fù)也有了額外的其他要求，即除骨組織再生以外,，同時(shí)具有抗炎,、抗菌、抗腫瘤以及腱骨連合等某一項(xiàng)或幾項(xiàng)附加功能,。因此,，在應(yīng)用層面了解除我們常規(guī)骨組織再生以外的其他功能是非常有必要的，可以在后期作為我們的拓展點(diǎn),，因此,，從biofabrication中尋找到了一篇同時(shí)具有骨修復(fù)與載藥功能的文章，以期拓展視野,，學(xué)習(xí)思路,。此外關(guān)于3D打印支架表面上的微米及亞級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)討論也是我們一直以來(lái)關(guān)注的部分。

研究背景
組織工程mm級(jí)別大孔支架對(duì)于骨腫瘤等疾病引起的缺損的再生具有重要意義,。而治療這些病癥的另一個(gè)重要部分是輔助藥物治療,，以預(yù)防腫瘤復(fù)發(fā)或手術(shù)部位感染。在這項(xiàng)研究中,，昆士蘭大學(xué)的生物制造中心團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型的mm級(jí)別大孔支架,，具有藥物加載和釋放功能，可用于這些臨床情景,。3D打印允許設(shè)計(jì)者們構(gòu)建具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的大孔支架用于組織工程,，然而它們通常具有較低的表面積，限制了藥物負(fù)載能力,。該研究團(tuán)隊(duì)將微觀孔隙度引入大孔支架中,，增加其表面積以便有效而簡(jiǎn)單地浸泡各種臨床藥物并控制它們的釋放。

研究過(guò)程

本研究思路如下：

多孔3D支架制備（致孔劑加入醫(yī)用級(jí)PCL→FDM式3D支架的制備→浸出致孔劑成孔）→SEM,、AFM等表征→多柔比星（DOX）,，紫杉醇（PTX）和頭孢唑啉（CEF）三種藥的載藥與釋放試驗(yàn)→三種藥的功能試驗(yàn)（抗腫瘤與抗菌）

一、材料本身的表征
What：對(duì)帶孔和不帶孔的兩種材料進(jìn)行觀測(cè),，對(duì)抗壓能力進(jìn)行研究
How：SEM與micro-CT對(duì)材料各個(gè)部位進(jìn)行觀測(cè)
Why：觀測(cè)到多孔組支架不僅有微米級(jí)孔隙,，還不損失原本的大孔網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，而壓縮模量卻略有下降,，后對(duì)材料壓縮以后的形貌分析，則是把材料的柔性優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)了出來(lái),，該力學(xué)檢測(cè)思路完全可以用于PEI網(wǎng)格上,，因?yàn)槎际侨嵝缘腇DM打印出的材料,，具有不易壓潰僅緩慢形變的特點(diǎn)。

二,、DOX的載與釋W(xué)hat：對(duì)DOX的裝載能力進(jìn)行評(píng)價(jià),，對(duì)DOX能否緩釋做評(píng)價(jià)

How：直接明亮視野圖像、DOX自發(fā)熒光,、FTIR,、釋放試驗(yàn)
Why：多孔支架從肉眼即可看出有著更高的裝載能力，即顏色更深,；而熒光則表示了DOX已經(jīng)深入微米結(jié)構(gòu),；FTIR的特征峰表示了DOX在表面的固定，通過(guò)多個(gè)角度證明材料可裝載DOX,，且越大濃度越好,。而各個(gè)劑量組的釋放也是明顯變得爆發(fā)延后，但是量卻更大,，即緩釋加強(qiáng)更利于載藥以及緩釋治療腫瘤,。

三、PTX的載與釋 What：對(duì)PTX的裝載釋放能力進(jìn)行評(píng)價(jià)

How：SEM,、XPS,、FTIR、釋放試驗(yàn)
Why：SEM不僅可看出多孔組裝載更多,，而且有著明顯的分布表示,；FTIR的特征峰表示了在表面的固定，而XPS證明了固定以及完整性,，總之是通過(guò)多個(gè)角度證明了材料可裝載PTX,，且越大濃度越好。而各個(gè)劑量組的釋放量也更大即更利于載藥,，釋放也更多,，利于治療腫瘤。

四,、CEF的載與釋
What：對(duì)CEF的裝載釋放能力進(jìn)行評(píng)價(jià)
How：SEM,、EDX、釋放試驗(yàn)（取log）
Why：SEM可以看出不僅載藥更多,，而且較無(wú)孔的載藥更加的均勻而深入,，也就是更均勻而穩(wěn)定；EDX從數(shù)據(jù)上定量的證明了這種均勻穩(wěn)定的負(fù)載,。而釋放量的結(jié)果則是證明了外包裹有PLGA的材料的釋放量逐步提升,，而且緩釋，說(shuō)明此種材料載CEF時(shí)應(yīng)使用PLGA改性。

五,、載三種藥物的功能證明（重中之重）
What：對(duì)實(shí)際材料載藥的功能檢測(cè)
How：細(xì)菌抑制區(qū),、腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞量與DNA數(shù)
Why：紫杉醇（PTX）與多柔比星（DOX）分別表現(xiàn)出細(xì)胞數(shù)和DNA的量與對(duì)照組相比極度減少，而且都是普通劑量的效果最好,，甚至8天PTX已經(jīng)殺滅了腫瘤細(xì)胞,；頭孢唑啉（CEF）則表現(xiàn)出了越高的劑量殺菌效果越好，同時(shí)具有定性與定量的結(jié)果,�,？傊�證明了該材料能負(fù)載和釋放抗菌和抗腫瘤藥并實(shí)際發(fā)揮了作用。

研究啟示：

1,、本文的實(shí)際意義與行文：文章依然是從臨床出發(fā),，真是應(yīng)了那句“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”，我覺(jué)得文章引言寫的非常好,，一下子就抓住了讀者的想法,。確實(shí)，化療的副作用大家都非常清楚了,，然而還是不得不化療,，即使只有那么一點(diǎn)點(diǎn)的藥物能作用于腫瘤部位，人們也是堅(jiān)持使用,。而抗生素,，濫用抗生素可以說(shuō)是醫(yī)療界的一大痛點(diǎn)，和化療藥物一樣,，也是非常少的一點(diǎn)會(huì)到達(dá)實(shí)際需要部位,。對(duì)于其他腫瘤或者炎癥，位置在體內(nèi)或者不好操作,，因此只能用這種全身用藥的方式,，而對(duì)于骨腫瘤骨缺損的病人，我們?cè)谛g(shù)中若是能夠植入能夠裝載化療藥和抗生素,，并且持續(xù)穩(wěn)定釋放,，那就實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治療了，至少?gòu)墓切迯?fù)手術(shù)的角度,，減少了化療副作用與濫用抗生素,，還提升了效果。的確本文的材料比較不成熟,，離應(yīng)用臨床早的很,，但是他引言這么一說(shuō)，立刻讓人感覺(jué)這個(gè)材料真好,，真能有這么大的作用,�,？梢�(jiàn)在引言里“忽悠”好了，讀者就自己“上套”了,，即使是外強(qiáng)中干也會(huì)被忽略了,。

2,、方法部分的架構(gòu)：方法中結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)明,，邏輯通暢。先制作材料,，然后驗(yàn)證材料能分別裝載三種藥,，然后用了不同的方法去驗(yàn)證三種藥的裝載和釋放，又用了不同的方法去驗(yàn)證了三種藥的實(shí)際功效,，的確有理有據(jù),，層層遞進(jìn)。

3,、檢測(cè)方法的使用：同樣都是檢測(cè)載藥和釋放,，本文每種藥用檢測(cè)的方法都有不同，即使是抗腫瘤藥的功能用的檢測(cè)都不同,。這種感覺(jué)有點(diǎn)像在論文里,，一種意思用多種表達(dá)。比如show相近的同義詞就有：demonstrate, illustrate,describe, summarize, list, display, present,, describe, observe, reveal,indicate, suggest, predict, provide, identify, affirm,, confirm, emphasize等,�,；蛟S在方法層面也是這樣，同樣的含義的詞有很多,，適合使用的語(yǔ)境有不同,，而且多樣的方法對(duì)于文章也更加豐富。

4,、定性定量：本文把定性定量做的很好,，好在哪里呢，只要是能夠定量定性同時(shí)做的,，他都做了,。定性表現(xiàn)結(jié)果的直觀，定量表現(xiàn)結(jié)果的準(zhǔn)確與說(shuō)服力,，將二者結(jié)合,，則是最大化地使結(jié)果又直觀又準(zhǔn)確。

5,、力學(xué)驗(yàn)證：這個(gè)是我個(gè)人需要學(xué)習(xí)的地方,，也就是對(duì)于柔性高聚物的力學(xué)驗(yàn)證，應(yīng)該摒棄以往的壓縮模量+壓縮強(qiáng)度模式,，凸顯出柔性strain-stress曲線的優(yōu)勢(shì),，也就是說(shuō)不會(huì)輕易地壓潰，應(yīng)變和應(yīng)力都不會(huì)突變，更適用于人體的力學(xué)環(huán)境,，具有更好的穩(wěn)定性,。