3D打印支架，用于组织切除术和组织损伤后的组织再生

时间：2020-03-18 09:58 来源：中国3D打印网作者：中国3D打印网阅读：次

       中国3D打印网3月18日讯，比利时和德国的研究人员共同探索了新的生物3D打印技术，并在最近发表的“基于MSC的脂肪组织工程的孔径可变的3D打印明胶支架的评估”中评估了生物相容性结构。通过乳房切除术或其他类型的涉及软组织的创伤，研究小组3D打印并评估了基于明胶的支架样品。由于乳腺癌在全球范围内都很普遍，甚至具有毁灭性，因此，人们正在进行有关软组织再生的诊断，治疗和程序的持续研究。但是，当今的许多方法都存在问题，从显微外科手术并发症到高吸收率。随着脂肪组织工程的出现，通过间充质基质细胞（MSCs）和生物材料的整合存在再生的潜力。
        在这项研究中，可光交联的甲基丙烯酸明胶（Gel-MA）是首选材料，因为它具有与细胞相互作用的能力以及与细胞外基质中胶原蛋白相似的优点。作者检查了多孔3D支架内骨髓来源MSC的成脂分化行为。它们不是“限制”单元，而是允许三个关键活动：空间扩展，移动和分布。使用3D打印的样本，研究团队能够控制参数并轻松更改3D文件和生成的3D打印。
      该团队使用基于挤压的3D打印形式，以400至800 µm的撑杆间距改变了样品支架。相应的孔径为230±24 µm（400），302±30 µm（500），348±28 µm（600）和531±33 µm（800）。

3D打印Gel-MA支架的理化特性。 a，b）孔的代表性图像以及针对不同支架获得的孔尺寸。比例尺代表200 µm。 c，d）通过压缩试验获得的应力-应变曲线，由其确定压缩模量。 e）支架的质量膨胀率。

在印刷过程中，通过维护以下方面来保持对高形状保真度支架的控制：

恒压（120 kPa）
温度（30°C）
写入速度（10毫米s-1）
研究人员还保持了紫外线照射时间的一致性，并采用了高精度喷嘴（150 µm）来制作稳定的支架-所有支架都显示出相似的支柱宽度。尽管所有样品都可以吸收水，但在毛孔较大的样品中，这种能力有所提高。总体而言，研究小组指出，样品支架的膨胀和机械性能之间存在联系，这是由于质量膨胀比不断增加，而压缩模量却在下降。

MSC在挤出印刷支架上的成脂分化。 a）与支架相比，MSC通过TCP在脂肪形成标记PPAR-γ，LPL，FABP和FASN上的基因表达。 b）明场和c）免疫荧光图像显示在成脂培养基中培养8天后清晰可见的脂滴。 d）通过将尼罗红（染色脂质滴）面积归一化为核数来量化成脂分化。除（c）中的TCP面板为100 µm外，所有图像中的比例尺均表示200 µm。
研究人员总结说：“尽管所有组中挤出的Gel-MA的刚度都为3-4 kPa，模仿了天然软组织的顺应性，但随着孔径的增加，压缩模量的变化反映了支架的宏观结构完整性。在未来的工作中，保持低刚度以促进成脂分化，同时改善结构稳定性以提高植入操作性可能涉及用次级颗粒或相来增强油墨。我们发现，在所有孔径（200-600 µm）的支架中，MSC均能很好地分化为成脂谱系。但是，空间分布和细胞浸润各不相同，因此具有较大孔径（> 500 µm）的支架支持同时分化和浸润。这些发现表明，在设计3D软组织再生支架时，考虑设计参数（例如孔径）至关重要。”

支架中细胞和脂质滴的空间分布。 a）在每种支架类型上，用DAPI（核）和尼罗红（脂质滴）染色的代表性支架截面显示细胞浸润和成脂分化细胞的空间分布差异。在支架的不同区域中对b）细胞和c）尼罗红阳性区域的定量。

中国3D打印网点评：生物打印和支架的研究不断扩大，尽管对乳腺癌等疾病的研究至关重要，但其他科学家已经发表了有关播种真皮成纤维细胞，促进软骨生长，3D打印以替代骨的用途以及其他各种正在进行中的研究。在将来也许生物3D打印的器官不再是梦。

(责任编辑：admin)

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