我们可以使用PLA进行桌面生物打印吗?

发布者:匿名 2019-05-01 浏览量:2252


随着研究人员学会创建更稳定的模仿人体组织的结构,生物打印已被证明可用于骨再生。在《3D打印PLA支架促进体外骨样基质沉积》中探讨了用PLA进行桌面生物打印的用途。

即使在今天的传统医学中,外科医生也很难修复那些遭受创伤的骨骼无论是事故、肿瘤还是其他严重问题。移植仍然是一个挑战然后在疼痛感染和需要多个程序方面存在问题。磷酸钙骨水泥(一种人工合成的移植物)等材料在修复骨缺损方面已变得越来越流行,但由于缺乏机械强度,也存在一些局限性。虽然也使用了聚合物水泥,但它们会在“目标区域”周围引起应力,导致二次骨折,这完全破坏了愈合的目的。

在这里,研究人员已经研究了组织工程在生长细胞支架和使用大量生物活性因子中进行骨修复的用途。3D打印已成功地使用不同的聚合物(如PLA)制造支架。

“支架开发的理想材料应符合特定标准这种材料必须具有生物相容性,并且必须能够通过相互连接的网络生成,以模仿天然组织结构”研究人员表示

细胞可持续性是最大的挑战,同时创造稳定的结构。研究人员试图创造出一种能够完全维持细胞可持续性的支架,以及鼓励组织形成的最佳环境。他们还必须考虑以下内容:

•制作不同的复杂形状

•抗炎症和毒性

•强大的机械性能

•适当的孔隙率

•可购性

在之前的研究中,研究人员意识到从桌面打印的PLA 3D适用于软骨细胞和髓核组织工程应用。在这里,他们测试了孔径为500750和1000μm的PLA支架,制造了具有良好孔隙率的精确结构实际上,所有支架都反映了与初始设计一致的孔隙,让作者得出结论,在本例中,桌面3D打印机的“建议精度”是FlashForge Creator Pro。

孔径结果如下:

•小孔支架 - 585.61μm±26.40

•中孔支架 - 769.94μm±12.98

•大孔支架 - 1028.85μm±57.54,p <0.0001

“通过μCT分析支架制造和复制过程显示出高精度,这证明了低成本打印在组织工程应用中的价值”研究人员表示。

作者报告了以下机械性能:

“在三种尺寸之间观察到刚度的显著差异(p <0.05,p <0.0001),其中小孔径的杨氏模量为206.7MPa±0.17SD,中等尺寸支架为137.5MPa±6.98SD,和116.4MPa± 5.97 SD用于大型PLA支架。”

13D打印支架的机械性能。(A)杨氏模量,代表打印PLA支架的5-10%压缩应力/应变曲线。对于每组,(n = 3),误差条代表±SD和(* = P值<0.05),(#= P值<0.0001)。 (B)500750和1000μm的应力/应变曲线,显示变形量,弹性(比例)极限和塑性区域。 每组(n = 3)。

“每个支架的失效点由应力/应变曲线确定,其中小尺寸破坏点约为21.63MPa,中等尺寸约为11.86MPa,大孔支架约为8.53MPa。我们的结果表明,由于添加了大块材料,整体压缩模量更高,孔隙更小(最小孔径的材料含量最高,最坚硬)。”

PLA的使用是成功的,表明准确性和可重复性,并且支架呈现如天然骨的性质。作者指出,这些数据反映的结构足够稳定,可用于招募宿主干细胞和修复骨骼的环境。

23D打印支架的形态特征。(A)具有尺寸和打印过程的3D模型的代表性图像。(B)支架重量的量化,(n = 6),误差条表示±SD(** = P值<0.005),(#= P值<0.0001),具有打印支架的代表性图像(佳能EOS 350D摄像机)。(C)使用扫描电镜计算孔隙大小,并通过μ-CT测定孔隙率。每组(n = 3),误差条代表±SD和(* = P值<0.05),(** = P值<0.005),(#= P值<0.0001)。

“体内研究对于确定潜在的不良反应骨修复和支架吸收率是必要的毫无疑问3D打印已经被骨科手术临床实践医学教育患者教育和骨科相关基础科学所广泛采用。”研究人员说。

“尽管3D打印已经用一段时间来生成患者术前计划的缺陷模型,但在实际的骨骼或组织修复中使用这种技术的趋势正在发生变化。整形外科和重建外科手术的一个主要焦点是使用3D打印构造来填充骨缺损,用现有的标准疗法代替骨修复的创新方法。一些研究表明,使用不同类型的3D打印聚合物作为移植替代品具有适用性和临床相关性

从医院的3D打印到外层空间的生物打印,再到材料的产生,这些材料最终可能会产生人造人体器官,研究人员被驱使去创造过去被认为是不可能的东西,世界各地已经在使用各种创新。

3无细胞和细胞接种支架的扫描电镜。无细胞成骨细胞MSC-OST植入支架80×450×1500×和22 000×放大率的代表性扫描电镜图像和比例尺分别为1 mm、200μm、50μm和5μm,矩形标记表示扫描区域(n=3)。

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