Date:2018-12-06 09:22:57
隨著世界各地的用戶接受3D打印,其影響在各行各業(yè)繼續(xù)增長(zhǎng) - 尤其是醫(yī)學(xué),因?yàn)檠芯咳藛T在他們自己的實(shí)驗(yàn)室中通過生物打印,以及創(chuàng)建醫(yī)療設(shè)備,植入物,假肢等等。雖然聽力設(shè)備領(lǐng)域的3D打印和耳組織的生物打印并不是全新的,但荷蘭的研究人員一直致力于一種新的耳廓重建方法。
荷蘭研究小組概述了他們?cè)凇霸O(shè)計(jì)和制造用于耳廓軟骨重建的混合海藻酸鹽水凝膠/聚(ε-己內(nèi)酯)模具中的發(fā)現(xiàn),由于創(chuàng)建3D打印軟骨植入物的挑戰(zhàn)性目標(biāo),研究人員評(píng)估了他們所考慮的生物打印材料是否真正可行,因?yàn)樗麄兪褂煤T逅猁}作為細(xì)胞載體來(lái)創(chuàng)建聚-ε-己內(nèi)酯(PCL)支架。這種技術(shù)的成功可能意味著繞過更多傳統(tǒng)方法,這些方法面臨的挑戰(zhàn)包括:
1、供體部位的發(fā)病率
2、植入物的危險(xiǎn)系數(shù)
3、外科手術(shù)難度大
(A)植入物模型的生物制造步驟的示意圖。 (B)研究方法的示意圖。
首先,分別分析藻酸鹽水凝膠珠和3D打印的PCL支架。 接下來(lái),將藻酸鹽和PCL組合在一個(gè)構(gòu)建體中以開發(fā)耳廓植入物模型。 PCL:聚-ε-己內(nèi)酯。
“組織工程與新型生物制造策略相結(jié)合,是一種很有前途的解決方案,可以用來(lái)自患者的本體細(xì)胞來(lái)設(shè)計(jì)耳廓植入物。這些生物制造的耳廓結(jié)構(gòu)最終可以作為患者特異性植入物用于重建變形耳廓,“研究人員在他們的論文中說(shuō)。
這些科學(xué)家的關(guān)鍵在于找到一個(gè)足夠堅(jiān)固的支架,以承受細(xì)胞生長(zhǎng)以及產(chǎn)生組織的細(xì)胞生長(zhǎng)。這種類型的新支架必須耐用但也是多孔的,并且在生物降解性方面易于分解。由合成或天然水凝膠組成的Bioink可用于3D打印細(xì)胞,或者還可選擇制造支持支架,然后添加細(xì)胞 - 水凝膠混合物。聚ε-己內(nèi)酯(PCL)是一種塑料材料,成功地用于制造足夠強(qiáng)的支架用于此。
定制軟件創(chuàng)建了G代碼,醫(yī)療級(jí)PCL在3DDiscovery上進(jìn)行3D打印。然后,將模具清潔,滅菌并密封。研究人員使用顯微鏡,數(shù)碼相機(jī)和光纖燈評(píng)估每個(gè)樣品的結(jié)構(gòu)。然后他們?cè)u(píng)估了細(xì)胞活力,之后生物力學(xué)分析檢查了PCL支架和藻酸鹽水凝膠本身。
CAD視圖,總視圖和3D打印PCL支架的微觀視圖,其中股線之間的距離不同。 S代表樣品,數(shù)字代表以微米(μm)為單位的股線之間的距離。
然后他們發(fā)現(xiàn)支架是可行的:
“通過檢查表面孔隙率和機(jī)械性能來(lái)確定3D打印PCL支架的結(jié)構(gòu)特性。對(duì)PCL支架的宏觀分析顯示出良好的印刷質(zhì)量。“研究人員表示,“然而,單個(gè)PCL鏈的顯微鏡分析顯示在短距離內(nèi)股線直徑存在一些差異。另外,支架的側(cè)視圖顯示出孔隙寬度的多樣性。總的來(lái)說(shuō),毛孔寬度越小,3D打印支架就越準(zhǔn)確。“研究人員表示,3D打印的軟骨植入物確實(shí)具有在體內(nèi)組織成熟過程中承受挑戰(zhàn)所需的機(jī)械性能類型,以及能夠形成組織的天然核心。
A)PCL-藻酸鹽耳廓植入物模型的總視圖。藻酸鹽可以在PCL模具的凹槽內(nèi)找到。 (B)體外培養(yǎng)的PCL-藻酸鹽耳廓植入物模型。 (C)培養(yǎng)21天后從PCL模具中取出藻酸鹽的LIVE / DEAD染色。在整個(gè)植入物模型中觀察到高細(xì)胞存活。
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