研究人員開發基于納米粘土生物3D打印的方法生產功能性骨植入物

魔猴君  行業資訊   1769天前

研究人員使用3D打印機在全球范圍內合作開發了基于納米粘土的生物3D打印支架，該支架可用于骨骼再生。來自南安普頓大學，羅馬的意大利理工學院，卡爾·古斯塔夫·卡魯斯大學醫院和德累斯頓工業大學以及臺灣的中國醫科大學的研究人員，用生物3D打印的可植入納米復合材料支架制作了生物負載的人骨髓基質細胞（HBMSCs））和人臍靜脈內皮細胞（HUVEC），它們具有促進骨形成的潛力。

在CAM模型中對3D打印支架血管化的功能研究。與投射對照相比，將無細胞3D打印的3-3-3支架植入CAM。

圖片來自《生物加工》雜志。

骨科生物3D打印

理想情況下，這種性質的3D打印植入物除了在打印后不久生成功能性構建體并刺激宿主微環境以幫助組織生長外，還應維持細胞活力并促進細胞增殖。實際上，生物打印還處于起步階段，整個3D打印的移植器官的前景可能仍需要數十年。但是，迄今為止，該領域已經取得了許多創新發展，例如一種新型生物墨水，使明尼蘇達大學的科學家能夠創建功能性3D打印的跳動人的心臟。

同樣，來自清華大學的研究人員進行了生物3D打印的能夠培養神經細胞的類似大腦的組織結構，而5月，微分配專家nScrypt和航空航天公司TechShot成功完成了太空中第一個功能性3D生物打印實驗-人膝半月板。

最近，蒙特利爾大學的研究人員基于按需滴落技術開發了一種新的細胞生物打印方法，稱為激光誘導側轉移，該方法利用低能納秒激光和微流動力學定律噴射活細胞。彼此。該團隊認為，他們的工作可以適應3D藥物篩選模型和人造組織等應用。

宇航員安德魯·摩根3D打印太空中的人類膝蓋半月板。圖片來自NASA。

基于納米粘土的方法

據魔猴網了解，基于納米粘土的生物墨水配方特別適合植入物，因為它們即使在低濃度下也能在擠出時剪切并在沉積時恢復其形狀，同時保護細胞免受印刷過程的潛在損害。

在研究過程中，科學家利用蒙皂石納米粘土懸浮液Laponite（LAP）的理化特性，并將其與HBMSC，骨形態發生蛋白2（BMP-2）和血管內皮生長因子結合使用，以生產LAP-藻酸鹽-甲基纖維素生物墨水。從正常的足月分娩后的健康母親的臍帶中獲得的，從接受常規髖關節手術的患者中收集的HBMSC和從健康母親的臍帶中獲得的HUVEC，被封裝在生物墨水中，并使用內部內置的生物打印機打印。印刷后，將支架在無菌氯化鈣溶液中孵育10分鐘以實現交聯。載有HBMSCs的3D生物打印支架的骨架功能在體外，離體和體內進行了研究。結果表明，在3DP中添加HBMSC可以顯著改善礦化組織的形成，但在鑄模散裝腳手架中則不會。

植入后4周，體內3D打印支架的礦化作用。圖片來自《生物加工》雜志。

點評：根據研究人員的說法，充滿細胞的生物墨水的印刷可以充當生成類似組織的結構的基石，代表了一種簡單有效的方法來生產易于植入的結構。印刷干細胞，保持細胞活力，增殖和功能的潛力，目前是再生醫學生物制造方法尚未解決的關鍵挑戰。基于粘土的生物墨水，如本研究中所研究的那樣，由于其剪切稀化和固有的功能特性，現已證明可為在三維結構中印刷HBMSC提供有吸引力的媒介。

來源：https://www.3ddayin.net/xinwenpindao/xin3Ddayinjishu/39642.html