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3D打印陶瓷支架讓“真實骨骼”再生

2019-04-14
關(guān)鍵詞: 3D打印 3D機器人

  實驗研究表明,生物活性陶瓷支架已成功引導(dǎo)動物缺失骨頭再生,而且能夠“無害分解”。

  紐約大學(xué)醫(yī)學(xué)院牙科醫(yī)生和專家說,新生的骨會逐漸取代支架,而植入的支架則被測試動物的身體自然吸收。該研究小組在一系列報告中描述了這項進展,最新報告發(fā)表在“組織工程與再生醫(yī)學(xué)雜志”(Journal of Tissue Engineering and RegeneraTIve Medicine)上。

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  以需要替換的骨片為模型,使用3D機器人打印植入支架,3D打印技術(shù)是指用細點打印頭噴出凝膠狀墨水材料,并將其打印到平臺上,然后重復(fù)該過程,直到2D層堆疊成3D對象,最后將其加熱成最終的陶瓷形式。 該技術(shù)已有十多年的歷史,只是最近才應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,打印更換的耳朵、皮膚和心臟瓣膜。

  科學(xué)家表示,與其他可彎曲的塑性支架相比,新型陶瓷支架更接近真實的骨形狀和成分,雖然塑性支架的可彎曲是一項優(yōu)勢,但它不具有愈合能力。

  陶瓷器件的重要特征是它們由β磷酸三鈣制成,天然的骨頭中具有與β磷酸三鈣相同成分的化合物,這保證了支架的可吸收性。

  NYU支架促進骨骼快速增長的秘訣之一是雙嘧達莫涂層,這是一種血液稀釋劑,實驗表明,雙嘧達莫涂層可將骨骼的生長速度提高50%以上。除此之外,雙嘧達莫還能集聚骨干細胞,刺激新生骨中血管和骨髓的形成。 研究人員說,支架上生長的骨骼與天然骨骼一樣靈活。

  在最新的實驗中,研究人員實驗陶瓷支架來修復(fù)小鼠頭骨中手術(shù)制作的小孔,修復(fù)兔子四肢和下顎長達1.2厘米的骨片。

  科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),植入支架6個月后,平均每個支架的77%都被哺乳動物身體吸收。他們還發(fā)現(xiàn)新骨骼長成支架的晶格狀結(jié)構(gòu)后,支架就會溶解。 CT掃描顯示,植入部位幾乎沒有β磷酸三鈣的痕跡,而β磷酸三鈣是制造支架的3D原始打印材料。

  隨后的負重測試表明,新骨的強度與原來的未受損骨一樣。研究人員表示,他們的下一項研究將測試大型動物的支架,這些支架正在申請專利。 他們表示,進入臨床試驗還需要幾年時間。


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