川大研究人員檢驗四組3D列印PCL支架性能

醫學和腳手架等結構的3D列印現在幾乎已經變得普遍，但科學家們仍在不斷改進這些過程，以幫助患有各種疾病的患者，甚至是疾病危及生命的患者。來自四川大學納米生物材料研究中心的團隊最近決定探索"通過PVAc和HA改進3D列印PCL支架以增強細胞相容性和成骨"這一重要且相關的課題。

在研究中，

使用以下材料3D列印四組支架：

·PCL

·PCL /PVAc

·PCL / HA

·PCL / PVAc / HA

研究小組研究了它們的形態、力學性能和生物學特徵，在研究過程中發現了兩種新的骨形成模式--一種是在網格基質上形成，另一種是在結構中間形成。

在他們的研究介紹中，研究人員討論了可以為材料科學家和整形外科醫生提供的潛在3D列印功能，因為支架可以根據顯示骨缺陷的CT數據進行可用且個性化的逐層製備。

"藉助3D列印技術，臨床醫生可以製造不同尺寸、特定形狀和孔隙度的支架。"研究人員表示。

PCL已獲得FDA批准，由於具有高結晶度和低熔點，可為3D列印支架提供合適的材料。研究團隊指出，在常溫下列印時，它還具有"良好的可操作性和可加工性"。這些材料已經被廣泛用於醫療需求，包括顱骨修復、固定骨折的螺釘、具有緩釋機制的系統，並且已經用作羥基磷灰石支架的3D列印基質。PCL也是一種生物可吸收材料，被認為是非常安全的。

當然，除了以上好處，也有一些"不好"的地方，科學家團隊也討論了他們研究過程中發現的PCL和羥基磷灰石（HA）的缺陷：

"一方面，PCL是一種疏水性材料，不適合細胞附著。另一方面，PCL的降解速度非常慢。在列印過程中，在支架上自然形成聚合物殼。因此，很難將嵌入的HA顆粒暴露在基體中，從而影響HA材料的骨結合性能。"

該團隊指出，在支架中需要以下功能：

1

可控的生物降解性

2

適當的機械強度

3

相互連通的孔隙結構

4

細胞向內生長的孔隙度

3D列印被認為適合於所有這些要求，因為它可以製造出可促進骨再生的互連孔隙。

（a）3D列印支架植入兔子骨缺損的過程。（b）皮質骨的微觀結構。（c）通道結構示意圖，它是骨組織向內生長的理想空間。（d）3D列印支架。（e）列印支架側面。 （f）列印支架頂部。（g）3D列印支架結構示意圖中顯示的通道。

四組支架在杭州捷諾飛生物科技股份有限公司的3D Bio-printer V2.0上進行3D列印，所用設置均一致：

"0.34mm直徑的噴嘴，0.5mm的長絲間隙，0.1mm的層厚度，平鋪模式為0°/ 90°。與先前的研究一致，將細絲間隙的大小設定為0.5mm。製備14（D）×1.5（H）mm的椎間盤支架用於體外細胞培養。製備5（D）×6（H）mm的柱支架用於體內研究。製作了10（L）×10（W）×10（H）mm的矩形支架用於機械測試和其他特性分析。"

結果表明，所有支架的孔隙率均在74.1％~76.1％之間，但機械性能存在差異：

"PCL支架的最高抗壓強度為11.9 MPa（p

總體而言，支架是成功的，儘管PCL / PVAc / HA支架在體外細胞培養實驗和體內骨形成期間表現出更好的特徵。

"新的3D列印支架為未來的生物醫學應用帶來了前景。"研究人員總結道。

PCL/HA和PCL/PVAc/HA支架植入骨缺損4、8和12周後，H＆E染色組織切片圖像。

由H＆E染色的代表性組織切片圖像顯示兩種新骨形成模式：一種模式是靠近網格壁生長的新骨（a-c）;另一種模式代表新骨骼早期在網格中心出現，然後通過中心的通道（d-i）生長並填充整個網格，類似於天然骨骼形成。圖片（a-c）是植入PCL / HA支架12周後的樣品。分別在PCL / PVAc / HA支架植入4周（d和e），8（f和g）和12（h和i）周后拍攝的樣品照片。黃色箭頭：骨細胞;黃色虛線箭頭：多核巨細胞; NB：新骨頭; S：支架; FT：纖維組織; MNGC：多核巨細胞。

來源：3D列印商情

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