生物3D打印機(jī)與骨骼再生組織的研究

　　來自墨西哥和哥斯達(dá)黎加的研究人員共同努力，通過生物3D打印進(jìn)一步研究骨骼再生，這有助于幫助外科醫(yī)生為改善治療創(chuàng)建特定于患者的支架帶來便利。3D打印和組織工程對科學(xué)家來說是一個(gè)巨大的希望，因?yàn)榭茖W(xué)家有機(jī)會(huì)建立復(fù)雜精確的幾何結(jié)構(gòu)。在這些實(shí)驗(yàn)中，3D打印機(jī)的所有好處也都得到了體現(xiàn)，比如負(fù)擔(dān)能力、生產(chǎn)速度，以及在實(shí)驗(yàn)室中按需創(chuàng)建、制造和以完全自我維持的方式對結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改的能力。

　　研究小組的研究結(jié)果在“開發(fā)用于骨應(yīng)用的納米纖維涂層的3D打印管狀支架的生物相容性”中進(jìn)一步詳細(xì)說明了如何通過添加復(fù)合層進(jìn)一步改進(jìn)骨支架，從而形成更有利于細(xì)胞附著和均勻播種的層。為了制作這些支架，研究小組使用了一種獨(dú)特的空氣噴射紡紗(AJS)技術(shù)，該技術(shù)具有一個(gè)專門的紡紗系統(tǒng)噴嘴和一個(gè)用于收集聚合物纖維和壓縮氣體的表面，他們還使用聚乳酸(PLA)制作了3D打印管狀支架，其特征是“亞微米纖維表面涂層在人胎兒骨裂的生物反應(yīng)中”。

　　光學(xué)輪廓儀數(shù)據(jù)顯示3D打印的管狀支架的形貌。 (a)圖像顯示未涂覆的光滑表面和(b)涂覆的表面，其中粗糙度通過納米纖維的存在而強(qiáng)烈增強(qiáng)。

　　這種新的方法使用的是PLA 3D打印材料的內(nèi)芯和它的納米纖維的外層，研究人員使用CURA軟件進(jìn)行內(nèi)部幾何形狀構(gòu)建和3D打印機(jī)來制造管狀結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)雙重技術(shù)使研究小組能夠制造出一種纖維層分散體，使得表面具有“均勻的厚度分布”，納米纖維能夠很好地與3D打印支架融合。這種粘附力非常強(qiáng)，復(fù)合材料顯示熱穩(wěn)定性增加，涂層使管狀支架具有對骨再生組織工程發(fā)揮至關(guān)重要的特性。

　　作者總結(jié)說：“通過掃描電鏡分析，3D打印管狀支架的三維表面呈現(xiàn)出獨(dú)特的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，并且隨著纖維膜的涂層功能化，管狀支架的表面粗糙度增加�！�

　　涂有7%PLA納米纖維的3D打印管狀支架的SEM顯微照片。

　　此外，覆蓋亞微米纖維的支架能使hfob細(xì)胞比未涂層的3D管狀支架更好地粘附和增殖，這表明纖維作為一個(gè)平臺(tái)來提高細(xì)胞生物相容性(對細(xì)胞無毒)，并為成骨細(xì)胞的定植和細(xì)胞生長提供支持。此外，纖維包裹的三維管狀支架作為一種生物礦化過程需要更多的研究，以使其在骨組織工程或血管化過程中具有潛在的應(yīng)用前景。

　　用hFOB細(xì)胞接種的3D管狀支架表面的SEM顯微照片顯示一些具有成骨細(xì)胞典型的橢圓形至紡錘形形態(tài)的細(xì)胞。

　　骨再生領(lǐng)域充滿挑戰(zhàn)，但醫(yī)生和外科醫(yī)生仍在努力改進(jìn)外科技術(shù)和植入物等設(shè)備，以提高可能虛弱或疼痛的患者的生活質(zhì)量。多年來，研究人員在3D打印方面進(jìn)行了許多不同的研究，生產(chǎn)了用于中國患者的植入物、低溫下形成的骨支架以及其他不同類型的骨支架平臺(tái)。

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