3D打印實(shí)現(xiàn)斷骨再生,，將會徹底改變再生醫(yī)學(xué)

文章來源：賢集網(wǎng)

近幾十年來，醫(yī)學(xué)科學(xué)取得了重大進(jìn)展,，為以前難以治療的疾病提供了創(chuàng)新的解決方案,。發(fā)表的一個研究，展示了一種使用 3D 打印再生骨組織的方法,，可以徹底改變再生醫(yī)學(xué),。

再生醫(yī)學(xué)是醫(yī)學(xué)科學(xué)的一個分支,，開發(fā)療法來替代因疾病、缺陷或損傷而受損的組織,、器官和細(xì)胞,。這是一個全新的醫(yī)學(xué)科學(xué)領(lǐng)域，有望為以前難以治療的疾病和受傷的患者提供幫助,。

納米結(jié)構(gòu)的生物活性材料,，由于其再生能力而在該領(lǐng)域受到關(guān)注。它們復(fù)制了天然組織的特性并模仿了它們的結(jié)構(gòu),。這些先進(jìn)的醫(yī)療材料可以使用 3D 打印和其他技術(shù)進(jìn)行加工和應(yīng)用,。

再生骨組織：一項(xiàng)重要的醫(yī)學(xué)進(jìn)展

衰老會導(dǎo)致漸進(jìn)的健康問題。骨質(zhì)疏松癥等疾病會隨著患者年齡的增長而發(fā)生,，給個人帶來痛苦并增加醫(yī)療保健負(fù)擔(dān)。傳統(tǒng)治療包括骨移植,，除此之外,，其他方法無法模仿天然組織的特性和結(jié)構(gòu)。出于這個原因,，包括骨組織工程在內(nèi)的幾個新的研究領(lǐng)域已經(jīng)被開發(fā)出來,。

骨組織工程領(lǐng)域涉及支持骨骼生長和誘導(dǎo)再生的仿生裝置的開發(fā)。先進(jìn)的生物活性材料被 3D 打印成功能支架,，用于骨組織工程技術(shù),。

這些與靶組織相互作用并誘導(dǎo)治療反應(yīng)。復(fù)合材料基于 1 型膠原蛋白和羥基磷灰石（也常用于牙科）,，因?yàn)樗鼈兪枪墙M織的主要成分,。

復(fù)合仿生材料產(chǎn)生整骨反應(yīng)，誘導(dǎo)生長,、增殖甚至分化,。這導(dǎo)致骨組織的再生。骨組織工程領(lǐng)域材料制造中常用的3D打印技術(shù)是擠壓成型,。這是由于其多功能性和可擴(kuò)展性,。然而，在制造用于骨再生應(yīng)用的堅(jiān)固耐用的仿生材料方面仍然存在幾個關(guān)鍵挑戰(zhàn),。


△GEN-Coll/nanoHA (B) 和 GEN-Coll/MBG_Sr4% (C) 在 10 °C 下的粘度 (A) 和粘彈性特性的變化

1 型牛膠原蛋白是再生受損或患病骨組織的有前途的材料,。這些生物活性材料包含功能豐富的納米粒子，并且可以使用支撐浴輕松進(jìn)行 3D 打印,。但是,，它們的使用存在一些問題。它們在印刷過程后難以完全去除,，用于改善其支架結(jié)構(gòu)完整性的交聯(lián)劑,，會導(dǎo)致幾何清晰度的喪失和印刷結(jié)構(gòu)的部分坍塌,。

需要替代工藝來克服這些生物材料的局限性。

現(xiàn)在,，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于牛膠原蛋白制造更強(qiáng),、更合適的生物活性材料的方法，這將有助于徹底改變?nèi)祟惞墙M織再生技術(shù),。

論文中報道的過程旨在改善牛膠原蛋白形成的特性,。將交聯(lián)劑添加到印刷配方中，然后再將它們從支撐浴中取出,。選擇的交聯(lián)劑是京尼平,，它通過觸發(fā)原位交聯(lián)提高了膠原蛋白 3D 打印支架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

用于支撐浴的溶液是海藻酸,，研究發(fā)現(xiàn)海藻酸維持了膠原材料的 3D 打印結(jié)構(gòu),，并且在 37 o C 下易于去除 ，這允許穩(wěn)定處理具有高分辨率幾何結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu),。該方法是使用先前建立的協(xié)議開發(fā)的,。


△在 37°C 下孵育 3 小時和 24 小時后，在 GEN-Col/nanoHA 上進(jìn)行幅度掃描測試（A,、C）和溫度斜坡（B,、D）

選擇蜂窩和網(wǎng)格幾何形狀來評估材料的可印刷性。用不同的參數(shù)進(jìn)行了幾次試驗(yàn),，以提供良好的控制水平并提供對結(jié)果的理解,。每個參數(shù)對打印保真度和最終腳手架結(jié)構(gòu)分辨率的影響構(gòu)成了變化的基礎(chǔ)。

該研究得出的結(jié)論是,，這些參數(shù)需要微調(diào)才能達(dá)到預(yù)期的結(jié)果,，因?yàn)樗鼈兪窍嗷ソ豢椀摹?br />
打印支架的視覺分析證實(shí)，打印過程成功實(shí)現(xiàn)了幾何復(fù)制,。產(chǎn)生了明確的線和孔,。凍干后通過 FE-SEM 分析形態(tài)，表明納米顆粒成功分布在基質(zhì)中,。

這些結(jié)果表明,，采用該工藝進(jìn)行 3D 打印膠原材料顯示出其在骨組織再生方面的良好效果。