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研究人員受珊瑚啟發(fā)3D打印骨移植物

魔猴君  科技前沿   12天前

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斯旺西大學(xué)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(nèi)自然溶解,并且還可以促進(jìn)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(jìn)行自我修復(fù),但衰老、疾病或缺陷嚴(yán)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(nèi)測試的設(shè)計(照片來源:斯旺西大學(xué))

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(yīng)有限、感染風(fēng)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(tuán)隊開發(fā)的材料在結(jié)構(gòu)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(jì)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(xiàn)一些珊瑚與松質(zhì)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(dǎo)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(rèn)為是“臨床上有用的骨替代移植材料”?;谶@段歷史,斯旺西團(tuán)隊開發(fā)了一種新材料,模仿珊瑚骨移植替代品的多孔結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分。他們使用Envisiontec的Bioplotter 3D打印機對這種材料進(jìn)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(jìn)行了體內(nèi)臨床前試驗。這些測試特別表明該材料在三到六個月內(nèi)完全修復(fù)了骨缺損。此外,該材料在四個星期內(nèi)引發(fā)了一層新的堅固、健康的皮質(zhì)骨的形成。

這種3D打印移植物的革命性成果

該結(jié)構(gòu)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(nèi)就會生長。此外,該材料在骨骼再生后六到十二個月內(nèi)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(chǎn)。

斯旺西大學(xué)醫(yī)學(xué)院的夏志道博士領(lǐng)導(dǎo)了這項研究,與科學(xué)系和工程系的教授以及其他外部合作伙伴合作。11月底,團(tuán)隊公布了專利研究成果。

他總結(jié)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(jīng)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(jié)束對供體骨骼的依賴,并解決有關(guān)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(xué))

現(xiàn)在,斯旺西大學(xué)團(tuán)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(shù)。3D打印骨移植可以降低醫(yī)療成本并提高患者的生活質(zhì)量。而且影響還不止于此:研究為生物醫(yī)學(xué)行業(yè)開辟了新的視角。

 

編譯整理:3dnatives

   
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