科学家们使用胶原蛋白和牛骨来推进生物3D打印研究

【智能装备网讯】 

              2月12日讯，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生物3D打印支架时的相容性。 3D打印是修复骨创伤和缺陷的未来技术，因为它可以将生物相容性材料和活组织操纵到刺激细胞骨生长所必需的有机几何形状中，骨是多孔的，3D打印可以复制这种孔隙。李清博士和研究团队使用两种类型的羟基磷灰石（HA），这种矿物质构成了牙釉质和骨骼中的大部分无机物质。

3D打印Bioplotting混合脚手架的智能结构

    2015年展示的快速3D-Bioplotter系统功能。图片：Mary Ann Liebert，Inc。
     纳米羟基磷灰石（nHA）和脱蛋白牛骨（DBB）与胶原蛋白（CoL）混合，使用EnvisionTEC 3D-Bioplotter制作两种生物油墨，用于3D打印，这是一种来自德国的先进生物3D打印机，具有低温和高温性能生物打印。他们3D打印了一个多孔结构，模拟松质骨（海绵型骨），然后通过一系列材料特性分析，包括X射线光电子能谱（XPS），X射线粉末衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）。扫描电子显微镜（SEM）的使用揭示了“HA晶体和支架的不同表面形态，这将是影响支架内部多孔结构的主要因素。”匹配骨的孔隙度非常重要，因为多孔性质提供灵活性和强度，同时还允许营养物分散在整个骨骼中。

       3D-Bioplotter系统：一种多功能快速原型制作工具，用于处理基于计算机辅助设计（CAD）的患者计算机断层扫描（CT）数据的计算机辅助组织工程生物材料，形成具有外部设计形式的物理3D支架开放的内部结构。图片来源：EnvisionTEC
       NHA / CoL组的杨氏模量（硬度的测量值）在7.9±0.3MPa时最高，而DBB / CoL组为4.5±0.7MPa，单独CoL为3.5±0.4MPa。免疫荧光染色显示两种复合支架同样支持细胞增殖。另外，实时聚合酶链反应（RT-PCR）表明成骨相关基因的正确表达水平。 “研究人员证实了在生物标记的3D支架上培养的hBMSCs（人骨髓基质细胞）的成骨作用和细胞外基质形成的增加效应，以确认表面生物相容性。”

      用针对感兴趣区域的抗体标记物进行人间充质干细胞表征。使用DAPI（蓝色，细胞核）FITC-鬼笔环肽（红色，F-肌动蛋白或细胞骨架）和纽蛋白（绿色，膜 - 细胞骨架蛋白）。图片来源：欧洲干细胞

     总之，他们的结果证明“由nHA / CoL或DBB / CoL组成的3D生物印刷支架的物理化学和生物学特性非常适合于支架成为多孔定制骨替代品; 3D打印支架将是一个前瞻性未来临床应用的候选产品。“关于3D打印骨骼和结缔组织的研究正在进行中，因此这一新数据将有助于推动该领域的发展。

              （采编：www.znzbw.cn）