3D打印的陶瓷支架有助于生长“真正的骨骼”

实验研究表明，生物活性陶瓷支架已成功引导动物缺失骨头再生，而且能够“无害分解”。

图片来源：组织工程与再生医学杂志

左侧的三维成像显示，骨骼（绿色部分）在六个月内已成功取代生物活性陶瓷支架（紫色部分）。 右侧的显微镜图像显示，随着时间推移逐渐增加的骨骼（粉红色部分）和较低量的支架（黑色部分）。

实验研究表明，化学涂层陶瓷支架已成功引导动物缺失骨头再生，而且能“无害分解”。

纽约大学医学院牙科医生和专家说，新生的骨会逐渐取代支架，而植入的支架则被测试动物的身体自然吸收。该研究小组在一系列报告中描述了这项进展，最新报告于7月25日发表在“组织工程与再生医学杂志”(Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine)上。

以需要替换的骨片为模型，使用3D机器人打印植入支架，3D打印技术是指用细点打印头喷出凝胶状墨水材料，并将其打印到平台上，然后重复该过程，直到2D层堆叠成3D对象，最后将其加热成最终的陶瓷形式。 该技术已有十多年的历史，只是最近才应用于医学领域，打印更换的耳朵、皮肤和心脏瓣膜。

高级研究员兼生物医学工程师DDS Paulo Coelho博士说：“我们的3D支架是目前最好的植入体，因为它具有再生真骨的能力”。Coelho是纽约大学牙科学院的教授，也是纽约大学朗格健康学院整形外科教授，他补充说：“我们最新的研究结果更贴近临床试验，可植入出生时颅骨存在变形婴儿体内，也可以修复肢体受损的退伍军人”。

科学家表示，与其他可弯曲的塑性支架相比，新型陶瓷支架更接近真实的骨形状和成分，虽然塑性支架的可弯曲是一项优势，但它不具有愈合能力。

陶瓷器件的重要特征是它们由β磷酸三钙制成，天然的骨头中具有与β磷酸三钙相同成分的化合物，这保证了支架的可吸收性。

NYU支架促进骨骼快速增长的秘诀之一是双嘧达莫涂层，这是一种血液稀释剂，实验表明，双嘧达莫涂层可将骨骼的生长速度提高50％以上。除此之外，双嘧达莫还能集聚骨干细胞，刺激新生骨中血管和骨髓的形成。 研究人员说，支架上生长的骨骼与天然骨骼一样灵活。

Bruce N. Cronstein是纽约大学医学院Paul R. Esserman医学博士的共同研究员，他说：“双嘧达莫已被证明是植入物成功的关键”，他通过实验证明了双嘧达莫的功效。使用双嘧达莫超防止血液凝块和治疗中风已超过半个世纪，所以双嘧达莫具有长期的安全记录，Cronstein是纽约大学的朗格健康中心以及转化医学部门主任，他还兼任临床和转化科学研究所所长，他说：“因为支架逐渐被吸收，药物会一次一点地释放并进入局部骨骼，而不是全身骨骼，所以能最大限度地降低骨骼异常生长、出血或其他副作用的风险。”

在最新的实验中，研究人员实验陶瓷支架来修复小鼠头骨中手术制作的小孔，修复兔子四肢和下颚长达1.2厘米的骨片。

科学家们发现，植入支架6个月后，平均每个支架的77％都被哺乳动物身体吸收。 他们还发现新骨骼长成支架的晶格状结构后，支架就会溶解。 CT扫描显示，植入部位几乎没有β磷酸三钙的痕迹，而β磷酸三钙是制造支架的3D原始打印材料。

随后的负重测试表明，新骨的强度与原来的未受损骨一样。研究人员表示，他们的下一项研究将测试大型动物的支架，这些支架正在申请专利。 他们表示，进入临床试验还需要几年时间。

Eduardo d.Rodriguez是医学博士，DDS，纽约大学朗格健康中心的海伦l.坎摩尔再生整形外科教授，也是hansjrg Wyss整形外科部门的主席，在头骨重建方面的相关工作将由他领导;罗伯托弗洛雷斯是医学博士，约瑟夫麦卡锡的再造整形外科教授，他也指导了纽约大学朗格的唇裂和腭裂项目。

文章来自www.sciencedaily.com，原文题目为3D-Printed implants shown to help grow 'real bone'，由材料科技在线汇总整理。