研究人員受珊瑚啟發(fā)3D打印骨移植物

魔猴君  科技前沿   14天前

斯旺西大學的一組研究人員受珊瑚啟發(fā)，3D打印了骨移植物。這一發(fā)展的背后實際上是一些新的東西：他們的研究表明，一旦移植完成，新材料就會在體內自然溶解，并且還可以促進更快的愈合。

骨折、腫瘤和不愈合損傷引起的骨缺損是全世界殘疾的主要原因之一。雖然骨組織確實可以通過再生進行自我修復，但衰老、疾病或缺陷嚴重程度等因素會減慢再生速度。如果缺損較大，則需要支架或骨移植來完成組織再生。

體外和體內測試的設計（照片來源：斯旺西大學）

傳統(tǒng)上，醫(yī)生使用患者自己的骨頭（自體移植物）或供體骨頭（同種異體移植物）來填補這些空白。但供應有限、感染風險和道德問題使這些選擇的吸引力降低。合成骨移植物是存在的，但它們目前無法與天然骨的性能競爭。它們需要很長時間才能溶解，不能很好地整合，或者可能引起炎癥等副作用。相比之下，斯旺西團隊開發(fā)的材料在結構和生物行為上都非常模仿天然骨骼，克服了這些困難。

為什么是珊瑚？

研究人員在20世紀70年代開始探索珊瑚作為骨移植的潛在替代品，他們發(fā)現一些珊瑚與松質骨相似。它具有骨骼的機械特性，并且具有生物相容性、骨傳導性和可生物降解性。此后，來自天然珊瑚的多孔碳酸鈣被《國際口腔健康雜志》認為是“臨床上有用的骨替代移植材料”。基于這段歷史，斯旺西團隊開發(fā)了一種新材料，模仿珊瑚骨移植替代品的多孔結構和化學成分。他們使用Envisiontec的Bioplotter 3D打印機對這種材料進行3D打印，或者將其澆鑄并在室溫下干燥。

研究小組在大鼠和侏儒豬身上進行了體內臨床前試驗。這些測試特別表明該材料在三到六個月內完全修復了骨缺損。此外，該材料在四個星期內引發(fā)了一層新的堅固、健康的皮質骨的形成。

這種3D打印移植物的革命性成果

該結構有很多優(yōu)點。首先，它可以快速愈合，新骨在短短兩到四個星期內就會生長。此外，該材料在骨骼再生后六到十二個月內自然降解，只留下所謂的健康骨骼。此外，該材料比傳統(tǒng)的替代品、天然珊瑚或供體骨骼更容易獲取。易于大批量生產。

斯旺西大學醫(yī)學院的夏志道博士領導了這項研究，與科學系和工程系的教授以及其他外部合作伙伴合作。11月底，團隊公布了專利研究成果。

他總結道：“我們的發(fā)明彌合了合成替代品和供體骨骼之間的差距。我們已經證明，創(chuàng)造一種安全、有效和可擴展的材料來滿足全球需求是可能的。這可以結束對供體骨骼的依賴，并解決有關骨移植的道德和采購問題。?

在矮豬身上制造的植入物（來源：斯旺西大學）

現在，斯旺西大學團隊希望通過與企業(yè)和醫(yī)療保健組織合作，向全世界提供其技術。3D打印骨移植可以降低醫(yī)療成本并提高患者的生活質量。而且影響還不止于此：研究為生物醫(yī)學行業(yè)開辟了新的視角。

編譯整理：3dnatives