科學家3D打印出珊瑚仿生骨移植替代品,，僅需2-4周即可長出新骨

2024年12月8日，南極熊獲悉,，來自斯旺西大學的研究人員受到珊瑚的啟發(fā),，開發(fā)出了一種革命性的 3D 打印骨移植替代品，這種替代品在修復后可在體內(nèi)自然溶解,。

這項研究由斯旺西大學醫(yī)學院的夏志道博士領(lǐng)導,，與科學與工程學院的同事和幾位外部合作伙伴合作,，已獲得專利并以題為“Rapid assessment of the osteogenic capacity of hydroxyapatite/aragonite using a murine tibial periosteal ossification model”的論文發(fā)表在《生物活性材料》雜志上。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.11.025

骨折,、腫瘤和不愈合損傷等疾病引起的骨缺損是全球范圍內(nèi)導致殘疾的主要原因之一,。傳統(tǒng)上，醫(yī)生使用患者自己的骨頭（自體移植）或捐贈的骨頭（同種異體移植）來填補這些缺口,。然而,，這些方法面臨著諸多挑戰(zhàn)，包括供應有限,、感染風險和道德問題,。

研究團隊利用3D打印技術(shù)，開發(fā)出一種仿生材料,，模仿珊瑚轉(zhuǎn)化骨移植替代品的多孔結(jié)構(gòu)和化學成分,，與人體骨骼近乎完美地融合，并具有多種優(yōu)勢,，包括僅在2至4周內(nèi)就能長出新骨,；能夠與機體完美整合，材料在增強再生后6至12個月內(nèi)自然降解,，只留下健康的骨骼,；并且大批量生產(chǎn)時具有成本效益。

△用于快速評估成骨作用的鼠類動物模型

△實驗設計

在臨床前體內(nèi)研究中,，該材料顯示出顯著的效果——在 3-6 個月內(nèi)完全修復骨缺損,，甚至在 4 周內(nèi)觸發(fā)一層新的強壯、健康的皮質(zhì)骨的形成,。

目前市場上大多數(shù)合成骨移植替代品的性能都無法與天然骨相媲美——要么溶解時間過長,，要么整合性不佳，要么引起炎癥等副作用,。這種新材料通過在結(jié)構(gòu)和生物行為上與天然骨非常相似來克服這些問題,。

夏博士說：“我們的發(fā)明彌補了合成替代物和供體骨骼之間的差距。我們已經(jīng)證明,，3D打印技術(shù)有可能創(chuàng)造出一種安全,、有效且可擴展的材料來滿足全球需求。這可能會結(jié)束對供體骨骼的依賴,，并解決骨移植中的道德和供應問題,。”

△左圖：植入體內(nèi) 4 周的 3D 打印材料圖像,。照片使用掃描電子顯微鏡拍攝,。圖片來源：夏志道博士。右圖：珊瑚照片。圖片來源：Jesus Cobaleda,。

這樣的創(chuàng)新不僅有望改善患者的生活質(zhì)量,，還可以降低醫(yī)療成本并為生物醫(yī)學行業(yè)提供新的機遇。

斯旺西大學團隊目前正在尋求與公司和醫(yī)療保健組織合作,，將這項改變生活的技術(shù)帶給世界各地的患者,。此項研究由英國斯旺西大學、中國華中科技大學,、中國襄陽市中心醫(yī)院,、美國約翰霍普金斯大學醫(yī)學院,、英國牛津儀器納米分析公司,、加拿大麥吉爾大學、英國開放大學,、美國羅切斯特大學,、英國牛津大學和英國謝菲爾德大學共同完成。