生物3D打印机与骨骼再生组织的研究

 

 

        研究小组的研究结果在“开发用于骨应用的纳米纤维涂层的3D打印管状支架的生物相容性”中进一步详细说明了如何通过添加复合层进一步改进骨支架，从而形成更有利于细胞附着和均匀播种的层。为了制作这些支架，研究小组使用了一种独特的空气喷射纺纱（AJS）技术，该技术具有一个专门的纺纱系统喷嘴和一个用于收集聚合物纤维和压缩气体的表面，他们还使用聚乳酸（PLA）制作了3D打印管状支架，其特征是“亚微米纤维表面涂层在人胎儿骨裂的生物反应中”。

 

 

        光学轮廓仪数据显示3D打印的管状支架的形貌。 （a）图像显示未涂覆的光滑表面和（b）涂覆的表面，其中粗糙度通过纳米纤维的存在而强烈增强。

 

        这种新的方法使用的是PLA 3D打印材料的内芯和它的纳米纤维的外层，研究人员使用CURA软件进行内部几何形状构建和3D打印机来制造管状结构。这项双重技术使研究小组能够制造出一种纤维层分散体，使得表面具有“均匀的厚度分布”，纳米纤维能够很好地与3D打印支架融合。这种粘附力非常强，复合材料显示热稳定性增加，涂层使管状支架具有对骨再生组织工程发挥至关重要的特性。

 

        作者总结说：“通过扫描电镜分析，3D打印管状支架的三维表面呈现出独特的形态和结构，并且随着纤维膜的涂层功能化，管状支架的表面粗糙度增加。”

 

 

        涂有7％PLA纳米纤维的3D打印管状支架的SEM显微照片。

 

        此外，覆盖亚微米纤维的支架能使hfob细胞比未涂层的3D管状支架更好地粘附和增殖，这表明纤维作为一个平台来提高细胞生物相容性（对细胞无毒），并为成骨细胞的定植和细胞生长提供支持。此外，纤维包裹的三维管状支架作为一种生物矿化过程需要更多的研究，以使其在骨组织工程或血管化过程中具有潜在的应用前景。

 

 

        用hFOB细胞接种的3D管状支架表面的SEM显微照片显示一些具有成骨细胞典型的椭圆形至纺锤形形态的细胞。

 

        骨再生领域充满挑战，但医生和外科医生仍在努力改进外科技术和植入物等设备，以提高可能虚弱或疼痛的患者的生活质量。多年来，研究人员在3D打印方面进行了许多不同的研究，生产了用于中国患者的植入物、低温下形成的骨支架以及其他不同类型的骨支架平台。