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生物3D打印材料的活性基础2022-07-15 08:50:27

经过3D生物打印出具有生物活性的支架材料是骨缺损修复的第一步,然而,生物活性支架能否在受体存活受多方面因素的影响,最重要的就是支架材料能否建立有效的血液循环。良好的血液循环给予BMSCs生长增殖所需要充足的营养物质并带走代谢废物,如果没有建立必须的循环微环境则支架材料中的干细胞及生物活性成分死亡或失效,最终导致移植的失败并可能出现如感染、自体免疫攻击等并发症。

目前就移植支架多通过添加生长因子如骨涎蛋白、BMP-2、VEGF等,不但具有诱导成骨分化还可诱导新生血管生成的复合材料,这种具有成骨和诱导新生血管双重作用的现像叫做成骨-血管生成耦联,在骨质和软组织修复中具有重要意义,还有一些支架材料如β-磷酸三钙、聚乙烯醇卡拉胶等材料本身也具有诱导血管生成的作用,诸多方法都为3D生物打印支架移植后的成活建立了研究思路。
 
随着3D生物打印技术的发展,打印精度越来越高。国内学者从恒河猴取自体干细胞,经过体外增殖分化筛选出种子细胞,利用3D生物打印技术成功制备出了血管组织,将打印的血管替换了恒河猴体内2cm的腹主动脉,术后并无明显并发症的发生。Lee等利用活体细胞和组织打印出了直径1mm的具有生物活性的血管组织,这一技术使3D生物打印技术在微米级材料制备中取得了重大突破,这为支架材料建立血液供应提供了有力的技术支持。3D打印血管与传统人工血管不同,3D打印的血管管径不但更细小,而且血管壁结构与天然血管相似,都具有外膜、中膜和内膜结构,这使得血管保持良好的弹性等生物活性。一般移植传统人工血管的寿命是10年,移植后因移植物材料的原因需要终身使用抗凝药物,但3D生物打印出的血管组织具有优秀的生物相容性,仅需要在术后5d使用抗凝药且无需更换血管。
 
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.