约翰霍普金斯大学借3D打印技术研发人造骨
约翰霍普金斯大学的一项研究表明,骨粉能与聚乙酸内酯(PCL)结合,通过3D打印制作出骨架,该骨架可使用于骨移植手术。期间因为骨粉能更好的使骨架成型,PCL能使它更坚固。
每年大约有200000人因为先天或后天的伤害,需要一种替代性骨头对受损部分进行更换。传统的医疗通常会选腓骨作为替代性骨,然后把它凿成所需形状。但这也会为腿部留下创伤,并且也不能很好的与受创部位吻合。不过幸运的是,科学家们正在开发一种新的制作这种代替骨的技术,使其能够更完美的与目标区域吻合。新方法涉及到植入活细胞的3D打印的骨架。通过3D打印的替代性骨,医疗专家便能够制作出合适的植入物,就不再需要取出腓骨。这期间也并不是一帆风顺的:在骨架上的细胞需要通过一些诱导才能形成骨组织。那么科学家又是如何应对的呢?
约翰霍普金大学使用塑料骨头的混合物,并结合3D打印制作出的能促进天然骨生长的有机框架进行试验。混合物中的主要材料有聚乙酸内酯,低熔点可分解聚酯。PCL虽然很牢固,但却不利于骨头的生长。因此,为了使PCL成为可替换骨的成分,研究者们加进了牛膝骨粉。
来自约翰霍普金斯的生物医学工程学Warren博士解释说:“骨粉含有源于自身的结构蛋白,和帮助不成熟干细胞存融于骨细胞的生长因子。:”
为了激发这种混合材料的最大潜力,研究者们以不同的比例将PCL和骨粉混合。然后测试不同比例的材料。期间,研究者们使用了人类的脂肪干细胞,加入一些营养剂,三周之后细胞成功的生长于含70%骨粉的骨架上。加入了骨粉的细胞活性远比单纯在PCL支架上的基因活性强。
接下来就是加入进关键的物质-甘油磷酸,骨头里能够留住钙的主要物质。答案还是一样,有骨粉的PCL骨架含钙比没有的更高。尽管在试验中是使用牛膝骨粉获得的成功,研究者们希望能够通过进一步的研究,获得FDA批准,将此技术能够在临床中使用。
图源:3ders