斯旺西大學(xué)研發(fā)仿生珊瑚3D打印骨移植材料，為骨科治療帶來創(chuàng)新

2024年12月6日，南極熊獲悉，英國斯旺西大學(xué)(Swansea University)的研究人員近日在3D打印領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，成功研發(fā)出一種仿生骨移植材料，并已申請專利保護(hù)。該材料的設(shè)計(jì)靈感來源于海洋珊瑚的多孔結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分，旨在為骨折病人提供一種創(chuàng)新的解決方案。

△研究成果發(fā)表在近期的《生物活性材料》雜志上，題目為“使用小鼠脛骨骨膜骨化模型快速評估羥基磷灰石/文石的成骨能力”（傳送門）

研究員Zhidao Xia博士通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將這種3D打印材料植入老鼠的脛骨骨折處后，新骨組織能夠在短短兩到四周內(nèi)快速生長。此外，這種材料在體內(nèi)具有良好的生物相容性和生物降解性，在6-12個(gè)月的時(shí)間里能夠自然降解，最終僅留下健康的骨骼，無需二次手術(shù)取出。

Xia博士表示：“我們的發(fā)明彌補(bǔ)了合成替代品和供體骨骼之間的差距。我們已經(jīng)證明，有可能創(chuàng)造出一種安全、有效、可擴(kuò)展的材料來滿足全球需求。這可以結(jié)束對供體骨骼的依賴，并解決骨移植中的道德和供應(yīng)問題。”

△珊瑚之所以受到科學(xué)家的關(guān)注，是因?yàn)樗�的表面與人體骨骼的海綿結(jié)構(gòu)相似

一種新的3D打印骨移植材料

目前，需要骨移植的患者通常面臨兩種選擇：真骨（來自自身或捐贈(zèng)者的身體）或合成替代品。合成材料雖然容易獲取，但存在一些缺點(diǎn)，例如它們通常需要長時(shí)間才能生物降解，這可能導(dǎo)致骨整合不良或引發(fā)炎癥和其他副作用。珊瑚的多孔結(jié)構(gòu)與人體骨骼的海綿狀結(jié)構(gòu)相似，因此之前已被用作移植材料。然而，珊瑚的天然供應(yīng)也是有限的。

△這種珊瑚狀的3D打印移植材料被植入到實(shí)驗(yàn)小鼠的脛骨上

為了尋找一個(gè)折中的解決方案，科學(xué)家們嘗試了對珊瑚狀材料進(jìn)行3D打印。通過這種方法，外科醫(yī)生可以快速獲得按需供應(yīng)的移植材料。Xia以及同事在對小鼠進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中測試了這種3D打印移植物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種移植材料能在3-6個(gè)月內(nèi)修復(fù)人體骨缺損，并在四周內(nèi)引發(fā)一層新的強(qiáng)健、健康的皮質(zhì)骨形成。研究人員相信，一旦這項(xiàng)技術(shù)得到推廣，它將提高移植材料的可用性并降低醫(yī)療成本。

盡管目前的研究尚未涉及人類臨床試驗(yàn)，但Xia博士對這項(xiàng)技術(shù)的未來應(yīng)用充滿信心。他相信，這項(xiàng)創(chuàng)新方法有潛力彌合天然骨移植材料的供應(yīng)限制與現(xiàn)有合成替代品效率低下的差距，為患者提供一種更安全、更有效的治療選擇。

3D打印技術(shù)對醫(yī)療保健的影響遠(yuǎn)不止于此。多年來，醫(yī)學(xué)院學(xué)生和醫(yī)生一直在利用3D打印的骨骼和器官復(fù)制品進(jìn)行研究，甚至在與患者的會(huì)診中使用這些復(fù)制品。牙醫(yī)們已經(jīng)開始利用這項(xiàng)技術(shù)來制造3D打印的牙種植體、牙齒矯正裝置，并且能夠根據(jù)人體組織樣本創(chuàng)建全新的器官。