用于治療不規(guī)則形狀臨界尺寸骨缺損的可重構(gòu)4D打印支架

供稿人：嚴(yán)峻騰，連芩 供稿單位：西安交通大學(xué)機(jī)械制造系統(tǒng)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

以支架為基礎(chǔ)的組織工程技術(shù)已廣泛應(yīng)用于治療骨臨界尺寸缺損，但在不規(guī)則形狀缺損中植入支架、通過(guò)微創(chuàng)手術(shù)植入支架等挑戰(zhàn)仍然存在于組織工程領(lǐng)域。因此，需要定制具有可重構(gòu)能力的生物活性骨組織工程支架，既能方便支架植入，又能完美地適應(yīng)形狀不規(guī)則的骨缺損。

最近發(fā)表在期刊《Biofabrication》上的一篇文獻(xiàn)中，來(lái)自香港大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院王敏教授的團(tuán)隊(duì)采用4D打印技術(shù)，將黑磷納米片和成骨肽融合到β-磷酸三鈣/聚(乳酸-co-三甲基碳酸酯)(TCP/P(DLLA-TMC))納米復(fù)合支架中，構(gòu)建了光熱響應(yīng)型形狀記憶骨組織工程支架。

圖1支架的形狀記憶周期及形變適應(yīng)

當(dāng)根據(jù)需要對(duì)定制支架進(jìn)行近紅外照射時(shí)，支架溫度迅速升高到45℃，可以實(shí)現(xiàn)支架形狀的重構(gòu)，便于支架植入，精確貼合不規(guī)則骨缺損,見(jiàn)圖1。一旦植入完成，支架溫度迅速下降到37℃，支架表現(xiàn)出與人松質(zhì)骨相當(dāng)?shù)牧W(xué)性能。改善骨缺損部位的成骨是通過(guò)脈沖肽釋放支架啟動(dòng)的。

通過(guò)顯微計(jì)算機(jī)斷層掃描和組織化學(xué)分析，可重構(gòu)支架在大鼠顱骨缺損和改善新骨形成中的緊密結(jié)合得到了證明。本研究為臨床治療不規(guī)則骨缺損提供了一種簡(jiǎn)便的方法。


參考文獻(xiàn)：
1.Wang C, Yue H, Liu J, Zhao Q, et al. Advanced reconfigurable scaffolds fabricated by 4D printing for treating critical-size bone defects of irregular shapes. Biofabrication 2020 Aug 18;124(4)