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科学家们使用胶原蛋白和牛骨来推进3D生物打印

来源:客户端

发布时间:2019-02-15 18:37:49

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生物凝块混合支架- 3D打印智能结构

李清博士和一组科学家最近完成了一项研究,研究羟基磷灰石和胶原蛋白在用作骨替代物的3D生物打印支架中的相容性。3D打印是修复骨损伤和缺损的未来,因为它可以操纵生物相容性材料和活组织进入必要的有机几何形状,以刺激细胞骨生长;骨骼是多孔的,3D打印可以复制这种多孔性。李和他的研究小组研究了两种类型的羟基磷灰石(HA),一种构成牙釉质和骨骼中大部分无机物的矿物质。



3D-Bioplotter系统在Rapid 2015年演示的功能


将纳米羟基磷灰石(nHA)和去蛋白牛骨(DBB)分别与胶原蛋白(CoL)混合,利用EnvisionTEC 3D- bioplotter(一种德国先进的3D生物打印技术,可进行低温和高温生物打印)制作两种生物墨水用于3D打印。他们用3D打印技术打印出多孔结构,用每个公式模拟松质骨(海棉状骨),然后对其进行一系列材料表征分析,包括x射线光电子能谱(XPS)、x射线粉末衍射(XRD)和傅立叶变换红外能谱(FTIR)。扫描电镜(SEM)显示“HA晶体和支架的不同表面形貌,这可能是影响支架内部多孔结构的主要因素。”“匹配骨骼的孔隙度是非常重要的,因为多孔性使得骨骼具有灵活性和强度,同时也允许营养物质分散在骨骼各处。”



3D- bioplotter系统:一种多功能的快速成型工具,用于处理计算机辅助组织工程的生物材料,该工具基于患者计算机断层扫描(CT)数据的三维计算机辅助设计(CAD),形成具有设计的外部形式和开放的内部结构的物理三维支架

杨氏模量(刚度)的测量是最高nHA /坳组为7.9±0.3 MPa,相比4.5±0.7 MPa的数据备份系统/坳组和3.5±0.4 MPa坳。免疫荧光染色显示两种复合支架对细胞增殖的支持作用相同。实时聚合酶链反应(real-time ase chain reaction, RT-PCR)提示成骨相关基因表达正常。“研究人员展示了在生物标记3D支架上培养的hBMSCs(人类骨髓基质细胞)的成骨和细胞外基质形成的增强作用,以确认表面生物相容性。”



人类间充质干细胞的抗体标记直接到感兴趣的区域。Li等人使用了DAPI(蓝色,细胞核)FITC-phalloidin(红色,F-actin或cytoskeleton)和vinculin(绿色,膜-cytoskeleton protein)


综上所述,他们的结果证明“由nHA/CoL或DBB/CoL组成的三维生物打印支架的物理化学和生物特性非常适合作为多孔定制骨替代物;3D打印支架将是未来临床应用的一个有前景的候选材料。“关于3D打印骨骼和结缔组织的研究还在进行中,所以这些新数据将对该领域的发展大有帮助。”

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