研究人員利用3D列印製造微型樂高式「骨磚」

樂高是兒童最喜歡的玩具。lego是一家丹麥玩具公司，從丹麥的leggodt翻譯，意思是玩的開心。

2020年7月27日，白令三維從外國媒體獲悉，受這種樂高玩具的啟發，科學家開發了一種類似樂高木製玩具的生物支持，能夠更好地修復骨折和修復受損的器官組織。

俄勒岡健康與科學大學（ohsu）的研究人員擁有3d的微型樂高式「骨磚」，可以治癒骨折。

研究人員的微型空心磚只有跳蚤的大小，可以用作支架，硬和軟組織都可以再次生長。此外，模塊的可堆疊性使它們能夠像玩具磚一樣進行交互，提供可伸縮性和數千個潛在的幾何配置。最終，俄勒岡小組的目標是擴大技術和使用微型籠子生產實驗室製造的器官代替人類移植。

俄州醫學院生物醫學工程副教授luizbertassoni博士說：「使用專利持有者非常容易，它可以像lego一樣堆放在數千種不同的配置中，以匹配幾乎任何東西的複雜性和大小。」

近年來，支架的生物結構已成為一個研究熱點，尤其是在組織工程或再生醫學領域。此外，3d列印技術的進步使得針對患者的可植入結構的設計更具可擴展性，在某些情況下可以在醫院現場生產。因此，組裝這些複雜的組織不再需要專門的設備，這反過來減少了與種植生產有關的準備時間。

然而，一個理想的支持系統的開發已經被證明是難以實現的，這也是為什麼該技術在醫院環境中沒有廣泛應用的原因之一。理想的組織支架需要與特定的缺陷結構兼容，但它也允許控制負載的細胞，生長因子和水凝膠。此外，根據科羅拉多研究小組的說法，組織的時間控制對種植體組織的生長至關重要。

傳統上，矯形外科醫生使用金屬棒或鋼板植入複雜骨折來穩定骨骼。只有在手術後才能使用含有粉末或糊狀物的生物相容性支架促進癒合。俄勒岡研究小組開發了一種新的支持系統，可以用少量的生長因子凝膠精確地填充空心塊，並將它們放在需要的地方。

該研究的共同作者rameshsubbiah博士解釋說：「3d列印微型籠技術通過刺激正確的細胞類型在正確的位置和正確的時間生長來促進癒合，而且每個區塊都可以放置不同的生長因子，使我們能夠更準確、更快地修復組織。」

團隊的微型籠子是空心的，允許他們以可控制的方式加載不同的生物凝膠組件，並創建一個空間定義的支架。作為一個概念驗證，研究小組印製了3d塊微觀粒狀水凝膠，其中載有各種生長因子。結果表明，細胞以快速可控的方式進入支架，加速了新組織的形成和癒合。

採用a-磷酸三鈣陶瓷和一個三維光刻陶瓷製造（lcm）列印模塊化微型籠。該工藝生產了一塊3.375mm3，空心尺寸1.51.51.5mm，壁厚230-560m。簡而言之，使用樣品磚，研究人員可以很容易地生產各種形狀的塊，同時保持周圍的一致輪廓。

通過使用一個四層4x4磚，俄勒岡小組計算出總共29413個配置是可能的，突出了技術在病人定製骨架的潛力。為了說明它們對其他剛性聚合物材料的適用性，他們使用丙烯酸甲酯樹脂來製造其他一些類似的再生過程。

為了證明支架在再生應用中的潛力，研究小組使用數字光處理（dlp）3d列印來創建一系列不尋常的產品，包括五角形幾何。然後，人類重組生長因子的不同組合被人工加載成不同的形狀。雙層強度明顯降低到13.8mpa.8mpa，但遠高於報導的3.9mpa。

更重要的是，進一步的實驗發現，生長的血管數量是常規支架的三倍左右，生長因子填充塊放置在修復的老鼠骨頭附近。因此，研究人員得出結論，雖然他們的方法已經優化為修復硬組織，這個概念可能適用於其他組織再生應用。通過更多的研究，俄勒岡的團隊認為模塊化的方法可以用來修復大型動物中更複雜的骨折，甚至可以用來做器官移植。

世界各地學術機構的一些研究人員已經開始探索3d生物印刷骨移植的概念。例如，曼徹斯特大學的研究人員開發了類似於俄勒岡隊的骨塊。該裝置是為了滿足敘利亞難民營的緊急醫療需要而設計的。

同時，德爾夫特技術大學的研究人員設計並印製了一種抗菌多孔鈦骨植入體。移植物的協同抗菌活性可能導致一種新型的植入物，可以以最低的維護費用延長患者的壽命。

德克薩斯農業大學的科學家將3d列印、生物材料工程和幹細胞生物學結合起來，創造出新的、更有效的面部骨移植。這種高度骨化的支架不僅促進進骨細胞的生長，而且可以作為骨再生的強大平臺。