用于骨組織工程領域的3D打印抗菌支架

魔猴君  行業資訊   909天前

2023年1月9日，據魔猴網了解，來自馬德里Complutense大學的研究人員提出，3D打印可以在骨組織再生中發揮重要作用，生產抗菌的支架，在其上生長骨骼。

△論文圖片摘要

這項由Sandra Sánchez-Salcedo、Ana García、Adela González-Jiméneza和María Vallet-Reghi等人領導研究，以題為“Antibacterialeffect of 3D printed mesoporous bioactive glass scaffolds doped with metallicsilver nanoparticles”的論文被發表在《Acta Biomaterialia》期刊上。

更多關于這個骨骼再生實驗的方法和結果的細節，你可以在這里找到進一步的信息，論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.actbio.2022.10.045

骨骼作為結締組織，主要由活細胞、膠原基質和主要由鈣和磷酸鹽組成的礦物質組成。減少外傷造成的損傷和治療可能的后續感染是骨組織工程的主要挑戰之一。此外，由于植入式醫療器械數量的增加，植入物相關感染的數量也大幅增加。種植體相關感染的管理是一個嚴重的問題，具有重要的臨床和社會經濟意義。細菌在惰性材料表面和鄰近組織上形成生物膜的能力，導致對宿主防御和抗菌療法的敏感性降低。目前的治療通常涉及手術、全身應用抗生素甚至種植體切除術，導致額外的手術、延長的住院時間、高的繼發效應和增加的死亡率。

骨組織工程需要使用三維 (3D) 支架作為臨時模板，以保證骨組織再生的完整細胞定植。為了充分的細胞附著、增殖和分化，支架需要具有 3D 互連的多孔分層結構和合適的表面化學和形貌。自 20 世紀 90 年代以來，快速成型（RP）技術得到廣泛應用用于制造具有不同孔隙度的 3D 支架，這些孔隙率以前是計算機設計的。RP技術包括通過直接墨水書寫和擠壓獲得的細絲，從連接到墨盒的小針，逐層打印具有通過3D計算機輔助設計設計的形狀和尺寸的支架。

不幸的是，植入體內的支架被歸類為“外來異物”，這增加了引入細菌的風險，特別是在血液供應不足的地區。研究小組通過合成介孔生物活性玻璃的納米復合材料--即含有直徑在2至50納米孔隙的納米材料，然后在MBG基體中均勻地摻入金屬銀納米顆粒（AgNPs）以解決少骨組織再生中植入物相關的感染問題?；瘜W摻雜是一種常見的手段，比如在半導體領域將雜質添加到半導體中，以改變其特性，基于金屬摻雜生物陶瓷 3D 支架的新型材料開發同樣是一個極具前景的研究方向。

△生物活性玻璃支架（A）溶膠-凝膠泡沫和（B）熔融衍生的凝膠-鑄造泡沫。(圖片來源：Jones和Hench, 2013)

這項研究使用了EnvisionTEC公司的3D Bioplotter?生物打印機，使用快速原型技術（RP）準備3D支架。一旦打印出來，支架被分別加入12孔Transwell板--一種可以培養細胞的孔板品牌。根據該研究，這些支架充當了 "臨時模板"，允許完整的細胞生長以促進骨再生。研究人員發現，由于銀離子釋放到介質中，3D支架具有抗菌特性。他們認為，由銀引起的這種抗菌特性可能在醫療保健和骨組織再生方面有潛在的應用，因為它減少了感染和細菌生長的風險。

烏干達政府在2022年11月發射的火箭中裝載了一臺生物打印機，以便于開展類似的3D生物打印實驗。他們的目標是在零重力環境下對組織進行實驗。

△3D打印技術通常應用于醫療用途。（圖片來源：Iaremenko Sergii / Shutterstock）

來源：南極熊