3D打印用于骨再生的具有分層多孔結(jié)構(gòu)的羥基磷灰石/磷酸三鈣支架

來源： EngineeringForLife

三維（3D）打印支架近年來受到了相當(dāng)大的關(guān)注，因為它們?yōu)楣羌?xì)胞組織的再生提供了合適的環(huán)境，并且可以個性化定制形狀。在諸多挑戰(zhàn)中，材料成分和幾何結(jié)構(gòu)對支架的性能有重大影響。羥基磷灰石和磷酸三鈣（HA / TCP）作為天然骨骼和牙齒的主要成分，具有良好的生物學(xué)特性，被廣泛用于骨支架的制造中。人們已經(jīng)研究了許多制造方法來試圖獲得具有微孔結(jié)構(gòu)的HA / TCP支架，從而促使細(xì)胞生長和營養(yǎng)運輸。然而，目前的3D打印方法只能實現(xiàn)具有一定范圍內(nèi)的微孔結(jié)構(gòu)的HA / TCP支架的制造。

近期，南加利福尼亞大學(xué)Yong Chen等人在Bio-Design and Manufacturing發(fā)表了題為3D printing of hydroxyapatite/tricalcium phosphate scaffold with hierarchical porous structure for bone regeneration的文章，開發(fā)了基于漿料的微型掩模圖像投影立體光刻技術(shù)，使我們能夠獲得具有復(fù)雜幾何形狀（包括仿生特征和分層多孔性）的基于HA / TCP的光固化懸液。在這里，我們研究了HA / TCP懸液的固化性能和物理特性，并開發(fā)了用于制造高粘度HA / TCP懸液的圓周運動工藝。基于這些研究，我們對支架的組成成分進(jìn)行了優(yōu)化。我們認(rèn)為具有仿生分層結(jié)構(gòu)的30 wt% HA / TCP支架表現(xiàn)出優(yōu)異的機械性能和多孔性。我們在體外研究了細(xì)胞增殖，并在具有顱神經(jīng)嵴細(xì)胞和骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的長骨的裸鼠體內(nèi)模型中進(jìn)行了手術(shù)。結(jié)果表明，具有仿生分層結(jié)構(gòu)的3D打印的HA / TCP支架是生物相容的，且具有足夠用于手術(shù)的機械強度。

圖一 具有仿生分層多孔結(jié)構(gòu)的3D打印的HA / TCP支架的示意圖

圖二 使用基于漿料的微型掩模圖像投影立體光刻技術(shù)制造HA / TCP支架

圖三 在不同條件下燒結(jié)的3D打印的HA / TCP桿的孔隙率和機械性能

圖四 具有分層多孔結(jié)構(gòu)的HA / TCP支架

圖五 在不同條件下打印的HA / TCP支架的生物相容性以及植入打印支架的活體裸鼠

論文鏈接：
http://www.jzus.zju.edu.cn/opent ... /s42242-019-00056-5

關(guān)于BDM
Bio-Design and Manufacturing（BDM），浙江大學(xué)2018年新創(chuàng)的專業(yè)英文季刊，目前已被SCI-E等檢索，2020年第一個影響因子預(yù)計3分以上。初審3-4天，平均錄用時間約40天。

收稿方向：機械工程（3D打印及生物處理工程等）、生物墨水與配方、組織與器官工程、醫(yī)學(xué)與診斷裝置、生物產(chǎn)品設(shè)計

期刊主頁：
http://www.springer.com/journal/42242
http://www.jzus.zju.edu.cn/（國內(nèi)可下載全文）