中國3D列印網2月12日訊，李清博士和一組科學家最近完成了一項研究，研究羥基磷灰石和膠原蛋白在用作骨替代物的生物3D列印支架時的相容性。 3D列印是修復骨創傷和缺陷的未來技術，因為它可以將生物相容性材料和活組織操縱到刺激細胞骨生長所必需的有機幾何形狀中，骨是多孔的，3D列印可以複製這種孔隙。李清博士和研究團隊使用兩種類型的羥基磷灰石（HA），這種礦物質構成了牙釉質和骨骼中的大部分無機物質。
3D列印Bioplotting混合腳手架的智能結構
2015年展示的快速3D-Bioplotter系統功能。圖片：Mary Ann Liebert，Inc。
納米羥基磷灰石（nHA）和脫蛋白牛骨（DBB）與膠原蛋白（CoL）混合，使用EnvisionTEC 3D-Bioplotter製作兩種生物油墨，用於3D列印，這是一種來自德國的先進生物3D印表機，具有低溫和高溫性能生物列印。他們3D列印了一個多孔結構，模擬松質骨（海綿型骨），然後通過一系列材料特性分析，包括X射線光電子能譜（XPS），X射線粉末衍射（XRD）和傅立葉變換紅外光譜（FTIR）。掃描電子顯微鏡（SEM）的使用揭示了「HA晶體和支架的不同表面形態，這將是影響支架內部多孔結構的主要因素。」匹配骨的孔隙度非常重要，因為多孔性質提供靈活性和強度，同時還允許營養物分散在整個骨骼中。
3D-Bioplotter系統：一種多功能快速原型製作工具，用於處理基於計算機輔助設計（CAD）的患者計算機斷層掃描（CT）數據的計算機輔助組織工程生物材料，形成具有外部設計形式的物理3D支架開放的內部結構。圖片來源：EnvisionTEC
NHA / CoL組的楊氏模量（硬度的測量值）在7.9±0.3MPa時最高，而DBB / CoL組為4.5±0.7MPa，單獨CoL為3.5±0.4MPa。免疫螢光染色顯示兩種複合支架同樣支持細胞增殖。另外，實時聚合酶鏈反應（RT-PCR）表明成骨相關基因的正確表達水平。 「研究人員證實了在生物標記的3D支架上培養的hBMSCs（人骨髓基質細胞）的成骨作用和細胞外基質形成的增加效應，以確認表面生物相容性。」
用針對感興趣區域的抗體標記物進行人間充質幹細胞表徵。使用DAPI（藍色，細胞核）FITC-鬼筆環肽（紅色，F-肌動蛋白或細胞骨架）和紐蛋白（綠色，膜 - 細胞骨架蛋白）。圖片來源：歐洲幹細胞
總之，他們的結果證明「由nHA / CoL或DBB / CoL組成的3D生物印刷支架的物理化學和生物學特性非常適合於支架成為多孔定製骨替代品; 3D列印支架將是一個前瞻性未來臨床應用的候選產品。「關於3D列印骨骼和結締組織的研究正在進行中，因此這一新數據將有助於推動該領域的發展。