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用于骨組織工程領(lǐng)域的3D打印抗菌支架

魔猴君  行業(yè)資訊   652天前

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202319日,據(jù)魔猴網(wǎng)了解,來自馬德里Complutense大學的研究人員提出,3D打印可以在骨組織再生中發(fā)揮重要作用,生產(chǎn)抗菌的支架,在其上生長骨骼。

△論文圖片摘要

這項由Sandra Sánchez-Salcedo、Ana García、Adela González-JiménezaMaría Vallet-Reghi等人領(lǐng)導研究,以題為“Antibacterialeffect of 3D printed mesoporous bioactive glass scaffolds doped with metallicsilver nanoparticles”的論文被發(fā)表在《Acta Biomaterialia》期刊上。


更多關(guān)于這個骨骼再生實驗的方法和結(jié)果的細節(jié),你可以在這里找到進一步的信息,論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.actbio.2022.10.045

骨骼作為結(jié)締組織,主要由活細胞、膠原基質(zhì)和主要由鈣和磷酸鹽組成的礦物質(zhì)組成。減少外傷造成的損傷和治療可能的后續(xù)感染是骨組織工程的主要挑戰(zhàn)之一。此外,由于植入式醫(yī)療器械數(shù)量的增加,植入物相關(guān)感染的數(shù)量也大幅增加。種植體相關(guān)感染的管理是一個嚴重的問題,具有重要的臨床和社會經(jīng)濟意義。細菌在惰性材料表面和鄰近組織上形成生物膜的能力,導致對宿主防御和抗菌療法的敏感性降低。目前的治療通常涉及手術(shù)、全身應(yīng)用抗生素甚至種植體切除術(shù),導致額外的手術(shù)、延長的住院時間、高的繼發(fā)效應(yīng)和增加的死亡率。

骨組織工程需要使用三維 (3D) 支架作為臨時模板,以保證骨組織再生的完整細胞定植。為了充分的細胞附著、增殖和分化,支架需要具有 3D 互連的多孔分層結(jié)構(gòu)和合適的表面化學和形貌。自 20 世紀 90 年代以來,快速成型(RP)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用用于制造具有不同孔隙度的 3D 支架,這些孔隙率以前是計算機設(shè)計的。RP技術(shù)包括通過直接墨水書寫和擠壓獲得的細絲,從連接到墨盒的小針,逐層打印具有通過3D計算機輔助設(shè)計設(shè)計的形狀和尺寸的支架。

不幸的是,植入體內(nèi)的支架被歸類為“外來異物”,這增加了引入細菌的風險,特別是在血液供應(yīng)不足的地區(qū)。研究小組通過合成介孔生物活性玻璃的納米復(fù)合材料--即含有直徑在250納米孔隙的納米材料,然后在MBG基體中均勻地摻入金屬銀納米顆粒(AgNPs)以解決少骨組織再生中植入物相關(guān)的感染問題?;瘜W摻雜是一種常見的手段,比如在半導體領(lǐng)域?qū)㈦s質(zhì)添加到半導體中,以改變其特性,基于金屬摻雜生物陶瓷 3D 支架的新型材料開發(fā)同樣是一個極具前景的研究方向。

△生物活性玻璃支架(A)溶膠-凝膠泡沫和(B)熔融衍生的凝膠-鑄造泡沫。(圖片來源:JonesHench, 2013)

這項研究使用了EnvisionTEC公司的3D Bioplotter?生物打印機,使用快速原型技術(shù)(RP)準備3D支架。一旦打印出來,支架被分別加入12Transwell--一種可以培養(yǎng)細胞的孔板品牌。根據(jù)該研究,這些支架充當了 "臨時模板",允許完整的細胞生長以促進骨再生。研究人員發(fā)現(xiàn),由于銀離子釋放到介質(zhì)中,3D支架具有抗菌特性。他們認為,由銀引起的這種抗菌特性可能在醫(yī)療保健和骨組織再生方面有潛在的應(yīng)用,因為它減少了感染和細菌生長的風險。

烏干達政府在202211月發(fā)射的火箭中裝載了一臺生物打印機,以便于開展類似的3D生物打印實驗。他們的目標是在零重力環(huán)境下對組織進行實驗。

3D打印技術(shù)通常應(yīng)用于醫(yī)療用途。(圖片來源:Iaremenko Sergii / Shutterstock



來源:南極熊

本文提到的3D打印材料簡介

適合做戒指、掛墜、耳環(huán)等首飾,獎?wù)?、紀念幣或者對導電性要求高的工業(yè)零件。35元/克為小件(如首飾)的名義價格,如果制作零件較大,價格會顯著下降。
   
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