滑鐵盧大學開發(fā)3D打印類骨材料，用于骨骼修復和重建手術

2024年9月26日，南極熊獲悉，滑鐵盧大學宣稱，一個研究小組成功開發(fā)出一種新型生物聚合物納米復合材料，該材料在特性上與骨組織相似，標志著3D打印技術在骨骼修復與重建領域的重大突破。這一創(chuàng)新為接受重大骨骼手術的患者提供了個性化治療的新選擇。

△該研究已發(fā)表在《生物醫(yī)學材料研究雜志part A》，題目為“體外評估骨細胞對用于骨重建的新型3D打印納米復合生物材料的反應”（傳送門）

技術研究背景

目前，外科重建手術通常依賴于金屬植入物和捐獻骨骼，然而，這些材料往往無法完美匹配患者的身體結構，且存在排斥反應的風險。

為了解決這些挑戰(zhàn)，滑鐵盧大學研究小組開發(fā)的這種新型生物聚合物納米復合材料能夠通過3D打印技術定制骨移植物，滿足患者的獨特需求。這種創(chuàng)新材料不僅消除了對金屬植入物的依賴，還降低了感染風險，提高了患者身體成功接受植入物的可能性。

△mSLA打印樣本。（A）用于細胞培養(yǎng)實驗的圓盤。（B）用于機械測試的狗骨樣本。mSLA打印復雜結構 (C) 和不同小晶格特征 (D) 的圖示，此處使用mSP10墨水

3D打印新材料推動骨組織再生研究

首席研究員、系統(tǒng)設計工程系教授兼新生物醫(yī)學工程研究生項目主任Thomas Willett博士表示：“我們創(chuàng)造了一種堅固、可3D打印且具有成為新骨組織潛力的材料。借助這項技術，我們可以根據患者的特定幾何形狀，成功重建骨缺損。”

該材料的獨特之處在于其納米顆粒模擬了骨礦物質的成分，從而增強了材料的強度。研究團隊希望，隨著時間的推移，骨細胞能夠在該生物聚合物納米復合材料上生長并逐漸取代它，最終實現自然的骨組織再生。

滑鐵盧大學的博士生Elizabeth Diederichs補充道：“我們目前的工作重點是提高生物聚合物納米復合材料作為植入物的功能穩(wěn)定性，以及其被活骨取代的能力。我們的目標是減少患者在接受骨重建手術后需要進行重復手術的次數�！�

該團隊與滑鐵盧工程學院的教授、生物醫(yī)學工程本科項目主任Maud Gorbet博士合作，成功進行了骨細胞兼容性測試。

Gorbet博士表示：“任何植入人體的材料都會引發(fā)生物反應。我們的測試結果表明，骨細胞對我們的生物聚合物納米復合材料的反應優(yōu)于傳統(tǒng)材料。它們能夠有效地粘附、增殖并保持其生物學特性，這令人非常興奮�！�

這項研究得到了加拿大衛(wèi)生研究院的資助，研究人員正在積極尋求額外的資金支持，以進行進一步的實驗和獲得監(jiān)管部門的批準，從而推動該技術的臨床應用。