Lepsze trójwymiarowe rusztowania kostne w niskich temperaturach z techniką robocasting

Grupa naukowców z kilku szpitali w Chinach pracuje nad stworzeniem lepszych trójwymiarowych rusztowań kostnych w niskich temperaturach, bez użycia toksycznych chemikaliów, wykorzystując unikalną technologię zwaną robocasting - swobodną technikę drukowania 3D, która pozwala na uzyskanie gęstej ceramiki i kompozyty do stosowania jako "zawiesiny o wysokiej koloidalnej strukturze".

Robocasting niskotemperaturowy to całkiem nowa technologia druku 3D, która może być używana do produkcji rusztowań ceramicznych o złożonej geometrii.

Naukowcy, pracujący w wydziałach ortopedycznych na Czwartym Wojskowym Uniwersytecie Medycznym, Dowództwie Ogólnego Szpitala Fuzhou General w Nankinie Chińskiego PLA, Szpitalu Xi'an Hong Hui i 251 Szpitalu Chińskiego PLA, niedawno opublikowali artykuł w Journal of Nanomedicine, dostępny do przeczytania tutaj, opisujący ich pracę w celu wytworzenia niskotemperaturowych, ceramicznych rusztowań kostnych z nadrukiem 3D, przy użyciu nano-dwufazowego fosforanu wapnia (BCP), alkoholu poliwinylowego (PVA) i p bogata w lateks fibryna (PRF). Współautorami są Yue Song, Kaifeng Lin, Shu He, Chunmei Wang, Shuaishuai Zhang, Donglin Li, Jimeng Wang, Tianqing Cao, Long Bi i Guoxian Pei.

Wprowadzenie brzmi: "Duże wady kości są często spotykane przez chirurgów ortopedów w praktyce klinicznej i stanowią duże wyzwanie chirurgiczne. Urazy kości przekraczające rozmiar krytyczny zostają zbezczeszczone i tracą zdolność regeneracji. Autologiczne przeszczepy kostne są uznawane za złotą standardową metodę naprawy; jednak proces transplantacji może prowadzić do krwotoku, uszkodzenia nerwów i dysfunkcji. Niepowodzenie autoprzeszczepu jest głównie spowodowane martwicą przeszczepów, która jest zwykle spowodowana niedostatecznym ukrwieniem i wtórnym zakażeniem. Aby uniknąć tych powikłań pooperacyjnych, obecnie preferowanym rozwiązaniem jest naprawa ubytków kostnych za pomocą obojętnych materiałów do przeszczepu kostnego (rusztowań), które po prostu funkcjonują jako konstrukcja nośna, ale zapewniają ograniczoną zdolność regeneracji szkieletu. "

Ważne jest, aby rozważyć specyficzne biomateriały wchodzące w skład rusztowań naprawczych kości, ponieważ ich właściwości biochemiczne i biofizyczne mogą wpływać na zachowanie i funkcjonowanie komórek; równie ważny jest projekt rusztowania i technologia wybrana do ich wytworzenia. Niskotemperaturowe drukowanie 3D rusztowań, które pozwala naukowcom wykorzystywać cząsteczki bioaktywne, jest możliwe dzięki zastosowaniu metody drukowania robocastingu 3D.

Nie przeprowadzono zbyt wielu badań nad łączeniem tych elementówtrzy materiały do ​​naprawy kości lub do druku 3D, ale zespół wykonał porowaty porowaty szkielet nano-BCP / PVA / PRF w 3D, wierząc, że kombinacja zadziała. Rusztowania wytworzono na bioproterze 3D, a odpowiednie rusztowania przygotowano metodą liofilizacji; efekty biologiczne obu typów zostały później ocenione in vitro na mezenchymalnych komórkach macierzystych pochodzących z szpiku kostnego pobranych od królików CD3D . < Kiedy naukowcy porównali wyniki później, zauważyli, że rusztowania z nadrukami 3D mają dobrze połączone struktury wewnętrzne i określone kształty, w przeciwieństwie do konwencjonalnie wykonanych. Zastosowanie PRF w rusztowaniach pozwoliło na przedłużone uwalnianie czynników bioaktywnych z rusztowań, a także polepszyło biokompatybilność i aktywność biologiczną w stosunku do komórek macierzystych in vitro. Jako całość, drukowane na 3D rusztowania wykonane z BCP, PVA i PRF promowały znacznie lepszą adhezję, zróżnicowanie osteogenne i proliferację niż rusztowania bez PRF.

Wyniki te doprowadziły zespół badawczy do założenia, że ​​niski poziom - Templaturowe wydrukowane projekty szkieletów BCP / PVA / PRF mogą, zgodnie z materiałem badawczym, "przedstawiać obiecujące nowe podejście do pokonania poważnych przeszkód, które obecnie uniemożliwiają udaną defekt kostny i naprawę bezrostową kości w praktyce klinicznej." < p> Konkluzja brzmi: "Te eksperymenty wskazują, że niskotemperaturowe robocasting może potencjalnie zostać wykorzystane do wytworzenia trójwymiarowych wydrukowanych szkieletów BCP / PVA / PRF o pożądanych kształtach i strukturach wewnętrznych oraz włączyło czynniki bioaktywne w celu poprawy naprawy segmentowych ubytków kostnych." < / p>