印度研究人員3D生物打印承重骨骼，由軟骨分化而成

2018年12月21日，南極熊從外媒獲悉，來(lái)自印度理工學(xué)院（IIT）的印度研究團(tuán)隊(duì)最近取得了突破性進(jìn)展，涉及3D打印軟骨，通過(guò)添加甲狀腺激素成為骨骼。這一發(fā)現(xiàn)必將加速生物打印技術(shù)和技術(shù)的發(fā)展。

骨骼有兩種形成方式。對(duì)于像頭骨這樣的非承重骨骼，間充質(zhì)干細(xì)胞直接分化為骨細(xì)胞。對(duì)于諸如股骨這種承重骨，干細(xì)胞首先分化成軟骨模板，然后隨著時(shí)間的推移經(jīng)歷更多分化成骨細(xì)胞。到目前為止，使用支架創(chuàng)建承重骨的嘗試將干細(xì)胞直接分化為骨細(xì)胞，跳過(guò)了我們體內(nèi)天然存在的軟骨相。 “這種骨骼結(jié)構(gòu)的功效尚未在載荷中得到證實(shí)。在體外和體內(nèi)開(kāi)發(fā)的骨構(gòu)建體之間存在非常差的相關(guān)性。此外，這些組織工程骨的基因表達(dá)模式與人類(lèi)成人骨骼大不相同，“IIT的Sourabh Ghosh教授評(píng)論道。

研究小組決定通過(guò)3D生物打印軟骨支架模仿軟骨步驟，然后用甲狀腺激素（三碘甲狀腺原氨酸或T3），觸發(fā)軟骨分化為骨樣細(xì)胞。他們的3D打印骨顯示出與天然骨中相似的基因和蛋白表達(dá)，并且成骨分化的必需細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)途徑也被上調(diào)。 “當(dāng)我們采用不同的策略來(lái)開(kāi)發(fā)骨骼時(shí)，體內(nèi)肢體骨骼發(fā)育的相似性更高，”Ghosh教授說(shuō)。

軟骨支架為細(xì)胞外基質(zhì)的物質(zhì)提供了合適的底物。來(lái)自IIT坎普爾生物科學(xué)和生物工程系的Amitabha Bandyopadhyay教授解釋說(shuō)，“骨骼的承重能力主要取決于細(xì)胞外基質(zhì)的質(zhì)量。在負(fù)荷骨骼中，細(xì)胞外基質(zhì)占95％，而骨細(xì)胞僅占5％。因此，如果您正在嘗試制造承重骨骼，那么最好有更多的細(xì)胞外基質(zhì)。與直接由干細(xì)胞形成的骨相比，通過(guò)中間軟骨形成的骨構(gòu)建體的細(xì)胞外基質(zhì)高出10倍。

間充質(zhì)干細(xì)胞 - 軟骨相需要大約三周，軟骨到骨的步驟需要另外兩周。雖然沒(méi)有研究3D打印骨骼的機(jī)械特性，但Ghosh教授表示，他們的初步測(cè)試顯示它比直接從干細(xì)胞分化的骨骼更強(qiáng)。由于這樣的進(jìn)步，用于修復(fù)的3D打印骨圖和補(bǔ)丁可能會(huì)在短短五年內(nèi)使用。對(duì)于職業(yè)運(yùn)動(dòng)員和笨拙的人來(lái)說(shuō)，這是個(gè)好消息。

編譯自：3ders