3D打印實現斷骨再生，將會徹底改變再生醫學
時間：2022-01-07 14:23 來源：賢集網 作者：admin 閱讀：次
近幾十年來，醫學科學取得了重大進展，為以前難以治療的疾病提供了創新的解決方案。發表的一個研究，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學。再生醫學是醫學科學的一個分支，開發療法來替代因疾病、缺陷或損傷而受損的組織、器官和細胞。這是一個全新的醫學科學領域，有望為以前難以治療的疾病和受傷的患者提供幫助。
納米結構的生物活性材料，由于其再生能力而在該領域受到關注。它們復制了天然組織的特性并模仿了它們的結構。這些先進的醫療材料可以使用 3D 打印和其他技術進行加工和應用。
再生骨組織：一項重要的醫學進展
衰老會導致漸進的健康問題。骨質疏松癥等疾病會隨著患者年齡的增長而發生，給個人帶來痛苦并增加醫療保健負擔。傳統治療包括骨移植，除此之外，其他方法無法模仿天然組織的特性和結構。出于這個原因，包括骨組織工程在內的幾個新的研究領域已經被開發出來。
骨組織工程領域涉及支持骨骼生長和誘導再生的仿生裝置的開發。先進的生物活性材料被 3D 打印成功能支架，用于骨組織工程技術。
這些與靶組織相互作用并誘導治療反應。復合材料基于 1 型膠原蛋白和羥基磷灰石（也常用于牙科），因為它們是骨組織的主要成分。復合仿生材料產生整骨反應，誘導生長、增殖甚至分化。這導致骨組織的再生。骨組織工程領域材料制造中常用的3D打印技術是擠壓成型。這是由于其多功能性和可擴展性。然而，在制造用于骨再生應用的堅固耐用的仿生材料方面仍然存在幾個關鍵挑戰。
△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，用于改善其支架結構完整性的交聯劑，會導致幾何清晰度的喪失和印刷結構的部分坍塌。
需要替代工藝來克服這些生物材料的局限性。
現在，研究團隊提出了一種基于牛膠原蛋白制造更強、更合適的生物活性材料的方法，這將有助于徹底改變人類骨組織再生技術。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。選擇的交聯劑是京尼平，它通過觸發原位交聯提高了膠原蛋白 3D 打印支架結構的穩定性。用于支撐浴的溶液是海藻酸，研究發現海藻酸維持了膠原材料的 3D 打印結構，并且在 37 o C 下易于去除 ，這允許穩定處理具有高分辨率幾何結構的結構。該方法是使用先前建立的協議開發的。
△在 37°C 下孵育 3 小時和 24 小時后，在 GEN-Col/nanoHA 上進行幅度掃描測試（A、C）和溫度斜坡（B、D）
選擇蜂窩和網格幾何形狀來評估材料的可印刷性。用不同的參數進行了幾次試驗，以提供良好的控制水平并提供對結果的理解。每個參數對打印保真度和最終腳手架結構分辨率的影響構成了變化的基礎。該研究得出的結論是，這些參數需要微調才能達到預期的結果，因為它們是相互交織的。打印支架的視覺分析證實，打印過程成功實現了幾何復制。產生了明確的線和孔。凍干后通過 FE-SEM 分析形態，表明納米顆粒成功分布在基質中。
這些結果表明，采用該工藝進行 3D 打印膠原材料顯示出其在骨組織再生方面的良好效果。
納米結構的生物活性材料，由于其再生能力而在該領域受到關注。它們復制了天然組織的特性并模仿了它們的結構。這些先進的醫療材料可以使用 3D 打印和其他技術進行加工和應用。
再生骨組織：一項重要的醫學進展
衰老會導致漸進的健康問題。骨質疏松癥等疾病會隨著患者年齡的增長而發生，給個人帶來痛苦并增加醫療保健負擔。傳統治療包括骨移植，除此之外，其他方法無法模仿天然組織的特性和結構。出于這個原因，包括骨組織工程在內的幾個新的研究領域已經被開發出來。
骨組織工程領域涉及支持骨骼生長和誘導再生的仿生裝置的開發。先進的生物活性材料被 3D 打印成功能支架，用于骨組織工程技術。
這些與靶組織相互作用并誘導治療反應。復合材料基于 1 型膠原蛋白和羥基磷灰石（也常用于牙科），因為它們是骨組織的主要成分。復合仿生材料產生整骨反應，誘導生長、增殖甚至分化。這導致骨組織的再生。骨組織工程領域材料制造中常用的3D打印技術是擠壓成型。這是由于其多功能性和可擴展性。然而，在制造用于骨再生應用的堅固耐用的仿生材料方面仍然存在幾個關鍵挑戰。
△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，用于改善其支架結構完整性的交聯劑，會導致幾何清晰度的喪失和印刷結構的部分坍塌。
需要替代工藝來克服這些生物材料的局限性。
現在，研究團隊提出了一種基于牛膠原蛋白制造更強、更合適的生物活性材料的方法，這將有助于徹底改變人類骨組織再生技術。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。選擇的交聯劑是京尼平，它通過觸發原位交聯提高了膠原蛋白 3D 打印支架結構的穩定性。用于支撐浴的溶液是海藻酸，研究發現海藻酸維持了膠原材料的 3D 打印結構，并且在 37 o C 下易于去除 ，這允許穩定處理具有高分辨率幾何結構的結構。該方法是使用先前建立的協議開發的。
△在 37°C 下孵育 3 小時和 24 小時后，在 GEN-Col/nanoHA 上進行幅度掃描測試（A、C）和溫度斜坡（B、D）
選擇蜂窩和網格幾何形狀來評估材料的可印刷性。用不同的參數進行了幾次試驗，以提供良好的控制水平并提供對結果的理解。每個參數對打印保真度和最終腳手架結構分辨率的影響構成了變化的基礎。該研究得出的結論是，這些參數需要微調才能達到預期的結果，因為它們是相互交織的。打印支架的視覺分析證實，打印過程成功實現了幾何復制。產生了明確的線和孔。凍干后通過 FE-SEM 分析形態，表明納米顆粒成功分布在基質中。
這些結果表明，采用該工藝進行 3D 打印膠原材料顯示出其在骨組織再生方面的良好效果。
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