研究人员开发基于纳米粘土生物3D打印的方法生产功能性骨植入物

时间：2020-09-21 08:01 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9月21日讯，研究人员使用3D打印机在全球范围内合作开发了基于纳米粘土的生物3D打印支架，该支架可用于骨骼再生。来自南安普顿大学，罗马的意大利理工学院，卡尔·古斯塔夫·卡鲁斯大学医院和德累斯顿工业大学以及台湾的中国医科大学的研究人员，用生物3D打印的可植入纳米复合材料支架制作了生物负载的人骨髓基质细胞（HBMSCs））和人脐静脉内皮细胞（HUVEC），它们具有促进骨形成的潜力。

在CAM模型中对3D打印支架血管化的功能研究。与投射对照相比，将无细胞3D打印的3-3-3支架植入CAM。图片来自《生物加工》杂志。
骨科生物3D打印
        理想情况下，这种性质的3D打印植入物除了在打印后不久生成功能性构建体并刺激宿主微环境以帮助组织生长外，还应维持细胞活力并促进细胞增殖。实际上，生物打印还处于起步阶段，整个3D打印的移植器官的前景可能仍需要数十年。但是，迄今为止，该领域已经取得了许多创新发展，例如一种新型生物墨水，使明尼苏达大学的科学家能够创建功能性3D打印的跳动人的心脏。
         同样，来自清华大学的研究人员进行了生物3D打印的能够培养神经细胞的类似大脑的组织结构，而5月，微分配专家nScrypt和航空航天公司TechShot成功完成了太空中第一个功能性3D生物打印实验-人膝半月板。
          最近，蒙特利尔大学的研究人员基于按需滴落技术开发了一种新的细胞生物打印方法，称为激光诱导侧转移，该方法利用低能纳秒激光和微流动力学定律喷射活细胞。彼此。该团队认为，他们的工作可以适应3D药物筛选模型和人造组织等应用。

宇航员安德鲁·摩根3D打印太空中的人类膝盖半月板。图片来自NASA。
基于纳米粘土的方法
据中国3D打印网了解，基于纳米粘土的生物墨水配方特别适合植入物，因为它们即使在低浓度下也能在挤出时剪切并在沉积时恢复其形状，同时保护细胞免受印刷过程的潜在损害。
在研究过程中，科学家利用蒙皂石纳米粘土悬浮液Laponite（LAP）的理化特性，并将其与HBMSC，骨形态发生蛋白2（BMP-2）和血管内皮生长因子结合使用，以生产LAP-藻酸盐-甲基纤维素生物墨水。从正常的足月分娩后的健康母亲的脐带中获得的，从接受常规髋关节手术的患者中收集的HBMSC和从健康母亲的脐带中获得的HUVEC，被封装在生物墨水中，并使用内部内置的生物打印机打印。印刷后，将支架在无菌氯化钙溶液中孵育10分钟以实现交联。载有HBMSCs的3D生物打印支架的骨架功能在体外，离体和体内进行了研究。结果表明，在3DP中添加HBMSC可以显着改善矿化组织的形成，但在铸模散装脚手架中则不会。

植入后4周，体内3D打印支架的矿化作用

植入后4周，体内3D打印支架的矿化作用。图片来自《生物加工》杂志。

中国3D打印网点评：根据研究人员的说法，充满细胞的生物墨水的印刷可以充当生成类似组织的结构的基石，代表了一种简单有效的方法来生产易于植入的结构。印刷干细胞，保持细胞活力，增殖和功能的潜力，目前是再生医学生物制造方法尚未解决的关键挑战。基于粘土的生物墨水，如本研究中所研究的那样，由于其剪切稀化和固有的功能特性，现已证明可为在三维结构中印刷HBMSC提供有吸引力的媒介。

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