滑鐵盧大學(xué)開(kāi)發(fā)3D打印類骨材料,，用于骨骼修復(fù)和重建手術(shù)

2024年9月26日，南極熊獲悉,，滑鐵盧大學(xué)宣稱,，一個(gè)研究小組成功開(kāi)發(fā)出一種新型生物聚合物納米復(fù)合材料，該材料在特性上與骨組織相似,，標(biāo)志著3D打印技術(shù)在骨骼修復(fù)與重建領(lǐng)域的重大突破,。這一創(chuàng)新為接受重大骨骼手術(shù)的患者提供了個(gè)性化治療的新選擇。

△該研究已發(fā)表在《生物醫(yī)學(xué)材料研究雜志part A》,，題目為“體外評(píng)估骨細(xì)胞對(duì)用于骨重建的新型3D打印納米復(fù)合生物材料的反應(yīng)”（傳送門）

技術(shù)研究背景

目前,，外科重建手術(shù)通常依賴于金屬植入物和捐獻(xiàn)骨骼，然而,，這些材料往往無(wú)法完美匹配患者的身體結(jié)構(gòu),，且存在排斥反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。

為了解決這些挑戰(zhàn),，滑鐵盧大學(xué)研究小組開(kāi)發(fā)的這種新型生物聚合物納米復(fù)合材料能夠通過(guò)3D打印技術(shù)定制骨移植物,，滿足患者的獨(dú)特需求。這種創(chuàng)新材料不僅消除了對(duì)金屬植入物的依賴,，還降低了感染風(fēng)險(xiǎn),，提高了患者身體成功接受植入物的可能性。

△mSLA打印樣本,。（A）用于細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的圓盤,。（B）用于機(jī)械測(cè)試的狗骨樣本。mSLA打印復(fù)雜結(jié)構(gòu) (C) 和不同小晶格特征 (D) 的圖示,，此處使用mSP10墨水

3D打印新材料推動(dòng)骨組織再生研究

首席研究員,、系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程系教授兼新生物醫(yī)學(xué)工程研究生項(xiàng)目主任Thomas Willett博士表示：“我們創(chuàng)造了一種堅(jiān)固、可3D打印且具有成為新骨組織潛力的材料,。借助這項(xiàng)技術(shù),，我們可以根據(jù)患者的特定幾何形狀，成功重建骨缺損,�,！�

該材料的獨(dú)特之處在于其納米顆粒模擬了骨礦物質(zhì)的成分，從而增強(qiáng)了材料的強(qiáng)度,。研究團(tuán)隊(duì)希望,，隨著時(shí)間的推移,，骨細(xì)胞能夠在該生物聚合物納米復(fù)合材料上生長(zhǎng)并逐漸取代它，最終實(shí)現(xiàn)自然的骨組織再生,。

滑鐵盧大學(xué)的博士生Elizabeth Diederichs補(bǔ)充道：“我們目前的工作重點(diǎn)是提高生物聚合物納米復(fù)合材料作為植入物的功能穩(wěn)定性,，以及其被活骨取代的能力。我們的目標(biāo)是減少患者在接受骨重建手術(shù)后需要進(jìn)行重復(fù)手術(shù)的次數(shù),�,！�

該團(tuán)隊(duì)與滑鐵盧工程學(xué)院的教授、生物醫(yī)學(xué)工程本科項(xiàng)目主任Maud Gorbet博士合作,，成功進(jìn)行了骨細(xì)胞兼容性測(cè)試,。

Gorbet博士表示：“任何植入人體的材料都會(huì)引發(fā)生物反應(yīng)。我們的測(cè)試結(jié)果表明,，骨細(xì)胞對(duì)我們的生物聚合物納米復(fù)合材料的反應(yīng)優(yōu)于傳統(tǒng)材料,。它們能夠有效地粘附、增殖并保持其生物學(xué)特性,，這令人非常興奮,。”

這項(xiàng)研究得到了加拿大衛(wèi)生研究院的資助,，研究人員正在積極尋求額外的資金支持,，以進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和獲得監(jiān)管部門的批準(zhǔn)，從而推動(dòng)該技術(shù)的臨床應(yīng)用,。