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3D打印活细胞骨骼部件 3D打印机或将成为手术室标准装备

2021-01-27 cnBeta.COM 2024

悉尼新南威尔士大学的科学家们开发了一种新的陶瓷基墨水,可以让外科医生3D打印出具有活细胞的骨骼部件。3D打印的骨头可以用来修复手术中受损的骨组织。整个过程使用一种由磷酸钙制成的特殊墨水,该项目的研究人员将这种墨水称为细胞悬浮液中的陶瓷全向生物打印或简称COBICS。



使用COBICS墨水可以创造出类似骨质的结构,放在水中几分钟就会硬化。虽然3D打印与骨骼相似的材料并不是一个新的想法,不过这项新的研究标志着第一次可以在室温下制造材料,且不会产生刺激性的化学物质或辐射。研究人员认为,这种材料可以用于临床应用,在这些应用中,人们对原位修复创伤、癌症或切除导致的缺失组织造成的骨缺损有大量需求。

新的墨水技术可以与活细胞相结合共同成为3D打印结构的一部分。与目前的技术相比,这是一个不小的进步。在这项发明之前,如果需要骨质材料来修复特定患者的骨组织,医务人员必须进入实验室使用高温炉和有毒化学品制造结构,并且在实验室里制作出材料后,再拿到临床上,必须进行大量清洗,然后在其中加入活细胞。新的技术则是在有活细胞的地方直接挤出材料,就像患者骨骼中的空腔,该结构可以在该区域中直接打印出已经含有活细胞的材料。

墨水通过其成分在水环境中的局部纳米结晶,利用一种定型机制,将无机墨水转化为机械互锁的骨磷灰石纳米晶体,这意味着最终成品的化学性质类似于骨骼。



新南威尔士大学化学学院的Iman Roohani博士表示,虽然3D打印仿骨结构的想法并不新鲜,但这是首次在室温下创建这种材料-充满活细胞-并且没有刺激性的化学物质或辐射。 。

他说:“这是一项独特的技术,可以产生紧密模仿骨骼组织的结构。”

“它可以用于对骨缺损的原位修复有大量需求的临床应用,例如由外伤,癌症或切除的大部分组织引起的骨缺损。”

与Roohani博士共同开发了突破性技术的克里斯托弗·基利安(Kristopher Kilian)副教授表示,活细胞可以成为3D打印结构的一部分以及其便携性这一事实,使其在当前最新技术上取得了巨大进步。

他说,到目前为止,要制造一块可以修复病人骨组织的骨样材料,首先要进入实验室,使用高温炉和有毒化学物质来制造结构。

Kilian教授说:“这产生了一种干燥的材料,然后将其带入临床环境或实验室,在那里他们进行大量洗涤,然后向其中添加活细胞。”

“我们技术的妙处在于,您可以将其直接挤出到有细胞的地方,例如患者骨骼中的空腔。我们可以直接进入具有细胞,血管和脂肪的骨骼,并打印出就在那个区域,已经包含活细胞的骨样结构。”

“目前没有任何技术可以直接做到这一点。”

在最近发表在《高级功能材料》上的一篇研究论文中,作者描述了他们如何在具有活细胞的微凝胶基质中开发特殊墨水。

Roohani博士说:“墨水通过在水性环境中对其成分进行局部纳米结晶,从而利用了固化机制,将无机墨水转变为机械互锁的骨磷灰石纳米晶体。”

文章来源:cnBeta.COM + 网络资料

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