生物3D打印技术的优势2022-07-14 08:47:02
近年来BMSCs复合支架材料制成的三维软骨修复材料得到了国内外学者的广泛关注,在相关动物实验中取得了诸多成果。研究表明BMSCs在成软骨分化是以逐层分化叠加成多层复合体结构。Tali等将BMSCs作为种子细胞,结合诱导因子的培养基成功制作出具有生物活性的体外软骨,并植入在大鼠的骨缺损模型中取得了理想的修复效果,且没有出现明显的并发症。Cap1an等在体外利用BMSCs制作成全层软骨损伤模型再将其植入兔膝关节处,经培养观察后发现损伤模型处长出新生软骨,同样达到了损伤修复的目的。生物3D打印技术是传统3D打印技术结合干细胞组织工程技术的扩展运用,是一种新型的快速成型技术。3D打印技术在上个世纪80年代逐渐开始发展运用,在近几十年的发展中3D打印技术实现了对需求的个性化、精准化和产业化,近年来3D生物打印技术蓬勃发展,在医学相关材料的设计与制备取得了重要的成果。
3D生物打印技术核心的三大构成要素为:干细胞(种子细胞)、支架材料和生长因子。目前骨缺损特别是较大体积的骨缺损是临床治疗中常需面临的困扰,最常应用于较大骨缺损的治疗方法是自体或人工骨移植,但因为二次手术对患者的损伤和材料来源的受限限制了其广泛应用,且人工骨存在造价昂贵、潜在的免疫排斥风险和构造建模缺乏特异性等弊端。近年来生物3D打印骨缺损得到了越来越多的关注,其解决了人工骨和同种异体骨在免疫排斥和伦理问题方面的缺陷,可在计算机辅助下利用CT、MRI成像技术对骨缺损部位进行精确设计,尤其对于颌面部骨缺损等复杂结构的修复中具有强大优势,并可制造出与缺损骨完全匹配的3D替代支架。
与原始骨缺损填充支架不同的是其在机械强度和微观空间结构上可与人体骨组织相似,支架材料的无毒性和可溶解性使BMSCs作为种子细胞在支架内三维生长后可达到与缺损骨组织的完全替代整合,是对骨缺损疾病具有广泛前景的新型治疗技术。国内学者张钰通过3D打印技术成功设计并制造出了在孔径结构和力学性能与天然骨质相似的仿生人工踝关节,在打印精度和材料设计中都取得了重要突破。He等利用3D生物打印技术制备了人膝关节仿生骨假体,具有良好的生物相容性和力学性能,在与人体关节空间结构匹配精确度方面较传统人工假体明显提高。
出自《骨髓间充质干细胞联合3D生物打印技术治疗骨缺损的研究进展》作者袁宇,徐林.
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