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隨著越來越多的用戶采用3D打印技術(shù)，該技術(shù)在各個領(lǐng)域的影響持續(xù)增長，尤其是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，因為研究人員在他們自己的實(shí)驗室里通過生物打印技術(shù)，以及制造醫(yī)療設(shè)備、植入物、假體等方面，取得了長足的進(jìn)步。盡管3D打印技術(shù)在聽力設(shè)備和耳組織生物打印領(lǐng)域并不新鮮，但荷蘭的研究人員已經(jīng)研究出耳廓重建的新方法。
(A)植入物模型生物構(gòu)建步驟示意圖。(B)研究方法示意圖。
首先，分別對海藻酸鹽凝膠珠和3D打印PCL支架進(jìn)行分析。
接下來，海藻酸鹽和PCL結(jié)合形成耳廓植入模型。PCL：聚己內(nèi)酯，聚-ε-己內(nèi)酯。
Source / Images: ‘Design and fabrication of a hybrid alginate hydrogel/poly(ε‐caprolactone) mold for auricular cartilage reconstruction’
荷蘭研究團(tuán)隊概述了他們在“設(shè)計和制造混合海藻酸水凝膠/聚(ε—己內(nèi)酯)模具以實(shí)現(xiàn)耳軟骨重建”的研究成果。基于創(chuàng)建3D打印軟骨植入物這一頗具挑戰(zhàn)性的目標(biāo)，研究人員評估了他們所想要的生物打印材料是否真正可行，因為他們努力創(chuàng)建PCL支架，使用海藻酸鹽作為細(xì)胞載體。該技術(shù)取得成功意味著解決更傳統(tǒng)的方法所存在的挑戰(zhàn)，包括：
• 供皮區(qū)的發(fā)病率
• 植入物的風(fēng)險性接觸
• 的難點(diǎn)
研究人員在他們的論文中指出，“組織工程，結(jié)合新型的生物制造策略，成為構(gòu)建具人源性供體細(xì)胞的耳廓植入物這一頗有前途的解決方案。這些生物化的耳廓構(gòu)造最終可能用作病人*的耳廓，以實(shí)現(xiàn)畸形耳廓重建。”
對這些科學(xué)家來說，關(guān)鍵是要找到一種足以承受細(xì)胞生長和生成組織的支架。這種新型支架必須既耐用又多孔，并且在生物降解性方面易于分解。由合成水凝膠或天然水凝膠組成的生物墨水可以用于3D打印細(xì)胞，也可以制作支撐支架，然后加入細(xì)胞水凝膠混合物。PCL是一種成功地運(yùn)用于創(chuàng)建支架的塑性材料， 該支架足以牢固，以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。采用不同的線股制作支架:
• 400 μm
• 600 μm
• 800 μm
• 1000 μm
• 1200 μm
定制的軟件創(chuàng)建了G代碼，在 3D Discovery上3D打印出醫(yī)療級PCL。之后，對模具進(jìn)行清洗，消毒，密封。研究人員使用顯微鏡、數(shù)碼相機(jī)和光纖燈來評估每個樣品的結(jié)構(gòu)。隨后他們評估了細(xì)胞活性，其次運(yùn)用生物力學(xué)分析檢測了PCL支架和藻酸鹽水凝膠本身。然后他們發(fā)現(xiàn)支架是可行的。
3D打印PCL支架的CAD視圖、總視圖和微觀視圖，這些支架的線間距不同。
S代表樣本，數(shù)字代表以微米(μm)為單位的線間距。
Source / Images: ‘Design and fabrication of a hybrid alginate hydrogel/poly(ε‐caprolactone) mold for auricular cartilage reconstruction’
研究人員說道：“3D打印PCL支架的結(jié)構(gòu)性能取決于檢測其表面孔隙度和力學(xué)性能。對PCL支架的宏觀分析展現(xiàn)出其良好的打印質(zhì)量。然而，對單個PCL線的微觀分析顯示，在短距離內(nèi)，單線直徑存在一定的差異。此外，支架的側(cè)向圖顯示孔隙寬度變化較大。整體而言，孔隙寬度越小，3D打印支架的精度越高。”
由于研究人員考慮到以下問題，進(jìn)一步檢查了總體結(jié)果：
• 3D打印PCL的結(jié)構(gòu)性能
• 海藻酸水凝膠珠中的細(xì)胞活力和增殖
• 水凝膠生物力學(xué)性能
• 新生軟骨形成
• 耳廓植入物模型
研究人員稱，3D打印軟骨植入物確實(shí)具有在體內(nèi)組織成熟過程中抵御挑戰(zhàn)所需的機(jī)械性能，以及能夠形成組織的天然核心。研究人員總結(jié)道:“這種模具易于打印和組裝，并且這種設(shè)計可以很容易地注入任何適合于組織形成的水凝膠。雖然需要長期的體內(nèi)實(shí)驗來測試其臨床前適用性，但本研究的成果為在臨床中使用生物制造組織構(gòu)建提供了可能性的策略。”
A) PCL -海藻酸鹽耳廓植入物模型的總視圖。海藻酸鹽存在于PCL模具的凹槽中。請注意。注意,第二部分—部分模具已經(jīng)獲取以供查看。(B)體外培養(yǎng)的PCL-海藻酸鹽耳廓植入物模型。(C)經(jīng)過21天培養(yǎng)后，從PCL模具中取出海藻酸鹽的活/死染色。高細(xì)胞存活率貫穿于整個植入物模型。
Source / Images: ‘Design and fabrication of a hybrid alginate hydrogel/poly(ε‐caprolactone) mold for auricular cartilage reconstruction’
如今，3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)揮的作用越來越大，影響也越來越大~
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