研究人員受珊瑚啟發(fā)3D打印骨移植物

魔猴君  科技前沿   92天前

斯旺西大學(xué)的一組研究人員受珊瑚啟發(fā)，3D打印了骨移植物。這一發(fā)展的背后實(shí)際上是一些新的東西：他們的研究表明，一旦移植完成，新材料就會(huì)在體內(nèi)自然溶解，并且還可以促進(jìn)更快的愈合。

骨折、腫瘤和不愈合損傷引起的骨缺損是全世界殘疾的主要原因之一。雖然骨組織確實(shí)可以通過(guò)再生進(jìn)行自我修復(fù)，但衰老、疾病或缺陷嚴(yán)重程度等因素會(huì)減慢再生速度。如果缺損較大，則需要支架或骨移植來(lái)完成組織再生。

體外和體內(nèi)測(cè)試的設(shè)計(jì)（照片來(lái)源：斯旺西大學(xué)）

傳統(tǒng)上，醫(yī)生使用患者自己的骨頭（自體移植物）或供體骨頭（同種異體移植物）來(lái)填補(bǔ)這些空白。但供應(yīng)有限、感染風(fēng)險(xiǎn)和道德問(wèn)題使這些選擇的吸引力降低。合成骨移植物是存在的，但它們目前無(wú)法與天然骨的性能競(jìng)爭(zhēng)。它們需要很長(zhǎng)時(shí)間才能溶解，不能很好地整合，或者可能引起炎癥等副作用。相比之下，斯旺西團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的材料在結(jié)構(gòu)和生物行為上都非常模仿天然骨骼，克服了這些困難。

為什么是珊瑚？

研究人員在20世紀(jì)70年代開(kāi)始探索珊瑚作為骨移植的潛在替代品，他們發(fā)現(xiàn)一些珊瑚與松質(zhì)骨相似。它具有骨骼的機(jī)械特性，并且具有生物相容性、骨傳導(dǎo)性和可生物降解性。此后，來(lái)自天然珊瑚的多孔碳酸鈣被《國(guó)際口腔健康雜志》認(rèn)為是“臨床上有用的骨替代移植材料”?；谶@段歷史，斯旺西團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種新材料，模仿珊瑚骨移植替代品的多孔結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分。他們使用Envisiontec的Bioplotter 3D打印機(jī)對(duì)這種材料進(jìn)行3D打印，或者將其澆鑄并在室溫下干燥。

研究小組在大鼠和侏儒豬身上進(jìn)行了體內(nèi)臨床前試驗(yàn)。這些測(cè)試特別表明該材料在三到六個(gè)月內(nèi)完全修復(fù)了骨缺損。此外，該材料在四個(gè)星期內(nèi)引發(fā)了一層新的堅(jiān)固、健康的皮質(zhì)骨的形成。

這種3D打印移植物的革命性成果

該結(jié)構(gòu)有很多優(yōu)點(diǎn)。首先，它可以快速愈合，新骨在短短兩到四個(gè)星期內(nèi)就會(huì)生長(zhǎng)。此外，該材料在骨骼再生后六到十二個(gè)月內(nèi)自然降解，只留下所謂的健康骨骼。此外，該材料比傳統(tǒng)的替代品、天然珊瑚或供體骨骼更容易獲取。易于大批量生產(chǎn)。

斯旺西大學(xué)醫(yī)學(xué)院的夏志道博士領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究，與科學(xué)系和工程系的教授以及其他外部合作伙伴合作。11月底，團(tuán)隊(duì)公布了專利研究成果。

他總結(jié)道：“我們的發(fā)明彌合了合成替代品和供體骨骼之間的差距。我們已經(jīng)證明，創(chuàng)造一種安全、有效和可擴(kuò)展的材料來(lái)滿足全球需求是可能的。這可以結(jié)束對(duì)供體骨骼的依賴，并解決有關(guān)骨移植的道德和采購(gòu)問(wèn)題。?

在矮豬身上制造的植入物（來(lái)源：斯旺西大學(xué)）

現(xiàn)在，斯旺西大學(xué)團(tuán)隊(duì)希望通過(guò)與企業(yè)和醫(yī)療保健組織合作，向全世界提供其技術(shù)。3D打印骨移植可以降低醫(yī)療成本并提高患者的生活質(zhì)量。而且影響還不止于此：研究為生物醫(yī)學(xué)行業(yè)開(kāi)辟了新的視角。

編譯整理：3dnatives