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案例!3D打印電紡纖維基軟骨再生支架

魔猴君  行業(yè)資訊   1954天前

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三維(3D)纖維支架因?yàn)槠淅w維網(wǎng)絡(luò)可以有效地模擬ECM結(jié)構(gòu),調(diào)節(jié)細(xì)胞生物學(xué)行為,包括粘附、分化和基質(zhì)沉積備受關(guān)注。靜電紡絲作為一種用途最廣泛的纖維制造技術(shù),可用于制備可控制的納米纖維,準(zhǔn)確模擬ECM結(jié)構(gòu)(如纖維膠原)。然而,電紡纖維通常形成具有小孔徑和低厚度的二維(2D)膜,而很難構(gòu)建三維支架。3D打印是一種很有前途的技術(shù),可以精確控制單個(gè)三維形狀和大孔(鏈間)的支架。

多種電紡纖維支架的原理圖

(a)傳統(tǒng)纖維支架電紡纖維膜

(b)由分散電紡纖維經(jīng)冷凍成型制成的三維纖維支架

(c) 3D打印纖維基支架的制備過程

然而,目前基于3D打印的支架大多缺乏纖維表面結(jié)構(gòu),無法有效地模擬天然ECM結(jié)構(gòu)。將靜電紡絲技術(shù)與3D打印技術(shù)相結(jié)合,可以制備出具有個(gè)性化形狀、可控大孔、纖維表面結(jié)構(gòu)理想的三維支架。但是,需要解決以下三個(gè)問題:1)需要將電紡纖維膜轉(zhuǎn)化為適用于短單纖維結(jié)構(gòu)3D打印的油墨;2)需要實(shí)現(xiàn)短單纖維的高效粘接和纖維基油墨在3D打印過程中的均勻擠出;3)提高支架的力學(xué)性能,以維持原有結(jié)構(gòu)。

靜電紡纖維、分散纖維和3D打印支架

為了解決以上問題,近日,上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬九院周廣東教授和東華大學(xué)莫秀梅教授在期刊Materials&Design上共同發(fā)表一篇題目為“Three-dimensional printed electrospun fiber-based scaffold for cartilage regeneration”的文章。研究者將靜電紡絲、3D打印、冷凍干燥、交聯(lián)等技術(shù)相結(jié)合,成功地將靜電紡絲纖維制成了外觀形狀準(zhǔn)確、大孔結(jié)構(gòu)可控、力學(xué)性能良好的三維纖維支架。其制備過程如下,首先,通過電紡絲、脫水、均質(zhì)化、蒸發(fā)干燥等步驟,將電紡絲纖維膜轉(zhuǎn)化為短單纖維粉末;其次,將纖維粉、透明質(zhì)酸(HA)溶液、聚氧乙烯氧化物(PEO)溶液混合攪拌形成3D打印油墨;然后采用凍干交聯(lián)的方法提高支架的力學(xué)性能,保持原有結(jié)構(gòu)。接著,對(duì)支架的力學(xué)性能、纖維形態(tài)和孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,并利用體外和體內(nèi)的軟骨再生模型進(jìn)一步評(píng)價(jià)了組織再生的可行性。因此,本研究為多種仿生支架的設(shè)計(jì)和制備提供了一個(gè)研究模型。

三維纖維支架制備及內(nèi)部結(jié)構(gòu)

 

來源:中國(guó)3D打印網(wǎng)

   
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