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新型墨水 3D 列印帶有活細胞的骨狀結構

新型墨水 3D 列印帶有活細胞的骨狀結構
  • 陶瓷墨水可以讓醫生用活細胞 3D 列印骨骼來修復受損的骨骼。 

  • 該墨水由磷酸鈣製成,並採用一種新技術在微凝膠基質中列印骨狀結構,並在幾分鐘內硬化。

  • 這是這種類骨材料首次在室溫下以活細胞製造,且不含刺激性化學物質或輻射。 

這篇文章發佈在 eurekalert.org 上:

雪梨新南威爾斯大學的科學家開發了一種陶瓷墨水,未來外科醫生可以用它來 3D 列印帶有活細胞的骨骼部分,這些活細胞可用於修復受損的骨組織。

科學家使用磷酸鈣製成的特殊墨水的 3D 列印機,開發了一種新技術,稱為細胞懸浮液陶瓷全向生物列印 (COBICS),使他們能夠列印骨樣結構,該結構在放入水中分鐘。

新南威爾斯大學化學學院的伊曼·魯哈尼(Iman Roohani) 博士表示,雖然3D 列印仿骨結構的想法並不新鮮,但這是第一次在室溫下製造這種材料(包含活細胞),且無需刺激性化學物質或輻射。 。

「這是一項獨特的技術,可以產生非常模仿骨組織的結構,」他說。

“它可以用於臨床應用,這些應用對骨缺損的原位修復有很大的需求,例如由外傷、癌症引起的骨缺損,或者大塊組織被切除的情況。”

與 Roohani 博士共同開發這項突破性技術的副教授 Kristopher Kilian 表示,活細胞可以成為 3D 列印結構的一部分,加上其便攜性,使其成為當前最先進技術的一大進步。

他說,到目前為止,製造一塊類骨材料來修復患者的骨組織首先需要進入實驗室,使用高溫爐和有毒化學物質來製造結構。

基利安教授說:“這會產生一種乾燥的材料,然後將其帶入臨床環境或實驗室,在那裡進行充分的清洗,然後​​向其中添加活細胞。”

「我們技術的酷之處在於,你可以將其直接擠壓到有細胞的地方,例如病人骨頭的空腔。我們可以直接進入有細胞、血管和脂肪的骨頭,並打印骨狀結構已經包含活細胞,就在該區域。”

“目前還沒有技術可以直接做到這一點。”

在最近發表的一篇研究論文中 先進功能材料,作者描述了他們如何在帶有活細胞的微凝膠基質中開發特殊墨水。

「這種墨水利用其成分在水環境中局部奈米結晶的凝固機制,將無機墨水轉化為機械互鎖的骨磷灰石奈米晶體,」魯哈尼博士說。

「換句話說,它形成了一種化學結構類似於骨骼構建塊的結構。這種墨水的配製方式使得這種轉化在生物環境中快速、無毒,並且只有當墨水暴露於體液,為最終用戶(例如外科醫生)提供充足的工作時間。”

他說,當墨水與含有活細胞的膠原物質結合時,可以原位製造骨樣組織,這可能適用於骨組織工程應用、疾病建模、藥物篩選以及骨和骨的原位重建。骨軟骨缺損。

外科醫生和醫療技術製造商已經對此產生了濃厚的興趣。 A/教授。 Kilian 認為,雖然還處於早期階段,但這種新的骨列印過程可能會開啟一種治療和修復骨組織的全新方法。

「這項進展確實為我們相信可以證明具有變革性的眾多機會鋪平了道路——從使用墨水在實驗室中創建骨骼以進行疾病建模,作為牙科修復的生物活性材料,到指導患者的骨骼重建,”A 說。 /教授。 基利安.

「我想像有一天,需要骨移植的患者可以走進診所,對其骨骼的解剖結構進行成像,翻譯到 3D 列印機,並用自己的細胞直接列印到空腔中。

“這有可能從根本上改變當前的做法,減少患者的痛苦並最終挽救生命。”

接下來,兩人將在動物模型中進行體內測試,看看類骨結構中的活細胞在植入現有骨組織後是否繼續生長。

這項研究發表於 先進功能材料 2021 年 1 月。 



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