清華大學(xué)孫偉教授團(tuán)隊(duì)3D打印植入物可抑制HPV感染

2020年5月29日,，南極熊獲悉,，來自清華大學(xué)的研究人員通過3D打印制造出了一種個性化的宮頸組織植入物,，可以對抗人類乳頭瘤病毒（HPV）。通過在錐形聚氨酯植入物的多孔結(jié)構(gòu)中,，加載一種抗HPV蛋白,，該團(tuán)隊(duì)能夠定量控制該蛋白的釋放，并在宮頸部位附近抑制HPV的生長,。

3D打印的宮頸植入物,，圖為清華大學(xué)的照片

HPV與宮頸癌

HPV是全球91%的宮頸癌病例的病因。每年有46萬個新病例,，主要的治療方法是宮頸錐體切除術(shù),，即切除一個錐體形狀的組織樣本，用于診斷,。如果有癌前細(xì)胞存在,，該方法還可以去除癌前細(xì)胞，大部分組織會在六周內(nèi)重新生長出來,。然而,，這種治療方法并不是神藥，因?yàn)樗�可能�?dǎo)致組織缺損,，而且往往感染復(fù)發(fā)率較高,。

3D打印的宮頸移植術(shù)

研究人員的目標(biāo)是開發(fā)一種非破壞性的抗HPV植入物，這種植入物也可以促進(jìn)結(jié)扎部位的組織生長,。

首先是根據(jù)醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出錐形結(jié)構(gòu),，然后選擇的材料是FDA認(rèn)證的可植入生物材料--聚氨酯，采用的3D打印技術(shù)是低溫沉積（LDM）,。與普通的FDM不同,，LDM是在零度以下的環(huán)境中進(jìn)行的，通常是在-20°C到-30°C的環(huán)境中進(jìn)行,，所以相分離是在打印結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行的,。結(jié)合凍干技術(shù),，可以在3D打印出的零件中獲得多孔結(jié)構(gòu)。

植入物的多孔結(jié)構(gòu),，圖片來源：清華大學(xué)

多孔性在這里很重要,，因?yàn)樗�可以讓研究人員在植入物中裝載抗HPV "JB蛋白"。為了修改和測試不同的孔隙度,，研究人員在制造過程中簡單地修改了溫度曲線,，并實(shí)現(xiàn)了各種導(dǎo)線間距。研究小組發(fā)現(xiàn),，孔隙度與蛋白質(zhì)負(fù)載之間呈線性負(fù)相關(guān),，但蛋白質(zhì)的釋放率隨孔隙度的增加而增加。研究人員發(fā)現(xiàn),，該蛋白能有效地抑制HPV進(jìn)入宿主細(xì)胞,，降低了HPV作為植入部位的活性。

細(xì)胞毒性和細(xì)胞相容性試驗(yàn)也指出,，植入物能促進(jìn)細(xì)胞生長和粘附,，修復(fù)愈合后的組織。在此基礎(chǔ)上,，力學(xué)測試返回的力學(xué)性能與原始宮頸組織相當(dāng)--抗壓模量為0.06-0.25兆帕,。該結(jié)果有力地表明，3D打印技術(shù)可用于修復(fù)凝固后的宮頸組織,，并抑制HPV感染的復(fù)發(fā),。

生物相容性試驗(yàn)中的成像，圖片來源：清華大學(xué)

該研究的更多細(xì)節(jié)可參見論文 " Design, modeling and 3D printing of a personalized cervix tissue implant with protein release function " ,。該論文由 Chenjia Zhao, Zitong Wang, Chen Hua, Jingyuan Ji, Zhenzhen Zhou, Yongcong Fang, Ding Weng, Lu Lu, Yuan Pang, and Wei Sun共同撰寫,。


編譯自：3dprintingindustry