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医疗3D打印“大爆炸” 碳纳米管助力骨骼生长!

2015-09-17 10:27
flinay
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  怎么样才能3D打印骨骼?几年前,如果您向人们(甚至包括许多研究人员)问出这个问题的话,他们可能会很奇怪的看着您。而今天我们已经知道了:3D打印骨骼需要将可吸收的材料(比如可生物降解的聚合物)和一种无机生物活性相材料(比如陶瓷等)结合起来。

  在西班牙马德里康普顿斯大学,由MariaVallet-Regí教授领导的一个研究团队最近证实,如果将碳纳米管加入上述混合物中,从而在骨组织里形成一个3D电路网络的话,其实可以刺激骨细胞的再生。为了证明这一点,他们与阿威罗大学(葡萄牙)合作,使用一台EnvisionTEC公司的3D—Bioplotter生物支架3D打印机进行了试验,并将结果发表在了《JournalofBiomedicalMaterialsResearch》杂志上。

  在这次试验中,研究人员使用的聚合物是相当容易3D打印的材料,并且经FDA批准开用于植入物的:聚己内酯(PCL),而相应的陶瓷相材料则是羟磷灰石,一种常见的钙类矿物。

  “如今,磷酸钙、玻璃和聚合物被广泛应用于组织工程中的骨再生和生物相容性功能材料,因为它们与天然的骨组织非常相似。”该项目的首席研究员MercedesVila说,“这些类型的材料就经过了不同成型方法的设计以获得所需形状和大小的植入件和支架。”

  而将碳纳米管(或CNT)加入到可生物打印的材料混合物可以在生物支架中创造一个立体导电网络,当将这种支架植入受损的骨部位时,可以起到刺激的作用。”这样做的原因,Mercedes解释说,是现代技术可以将坚固性的材料与智能系统结合起来可以对外界刺激做出反应,从而加速骨整合(骨再生)过程。CNT是用单原子厚的石墨烯片卷起来所形成的非常长的细丝,其直径仅几纳米。

  Mercedes指出:“某些类型的细胞行为,如粘附和分化,会受到电刺激的影响。因此,在材料表面上创造一个正的或负的永久电荷,或者一个直接电刺激可以促进将带电离子从环境中吸引到细胞上。这会改变他们的蛋白质吸附,并对细胞的代谢活动产生后续影响。因此,在植入生物材料之后使用电刺激可以有利于细胞粘附和分化,最终加速了骨整合的过程。”

  这基本上意味着,如果将导电碳纳米管加入3D打印的骨植入物中,可以刺激骨细胞的再生长。当然,现在仅仅是在体外和细胞水平上得到了证明,但前进的道路是明确的。而且,将碳纳米管用于生物打印不会产生任何其它的问题,,因为它们是如此之薄,可以非常自如地通过任何气动注射器。实际上,这一技术最大难题往往出现在如何找到CPL与羟基磷灰石混合物的最合适粘度。

  “寻找的合适粘度,使其既能够通过注射器,同时又能保持足够的牢固性,以在室温状态下获得3D打印的支架,是相当复杂的。”Mercedes承认,“而且,一旦PCL和羟基磷灰石混合在一起,再加入CNT并使它们适当的分散需要长时间的搅拌。”

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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