耳廓重建：荷蘭研究人員3D打印軟骨評估制作耳朵新方法
時間：2018-11-12 08:11 來源：中國3D打印網(wǎng) 作者：中國3D打印網(wǎng) 閱讀：次
中國3D打印網(wǎng)11月12日訊，隨著世界各地的用戶接受3D打印，其影響在各行各業(yè)繼續(xù)增長 - 尤其是醫(yī)學(xué)，因?yàn)檠芯咳藛T在他們自己的實(shí)驗(yàn)室中通過生物打印，以及創(chuàng)建醫(yī)療設(shè)備，植入物，假肢等等。雖然聽力設(shè)備領(lǐng)域的3D打印和耳組織的生物打印并不是全新的，但荷蘭的研究人員一直致力于一種新的耳廓重建方法。
荷蘭研究小組概述了他們在“設(shè)計(jì)和制造用于耳廓軟骨重建的混合海藻酸鹽水凝膠/聚（ε-己內(nèi)酯）模具中的發(fā)現(xiàn)，由于創(chuàng)建3D打印軟骨植入物的挑戰(zhàn)性目標(biāo)，研究人員評估了他們所考慮的生物打印材料是否真正可行，因?yàn)樗麄兪褂煤Ｔ逅猁}作為細(xì)胞載體來創(chuàng)建聚-ε-己內(nèi)酯（PCL）支架。這種技術(shù)的成功可能意味著繞過更多傳統(tǒng)方法，這些方法面臨的挑戰(zhàn)包括：
1、供體部位的發(fā)病率
2、植入物的危險(xiǎn)系數(shù)
這些科學(xué)家的關(guān)鍵在于找到一個足夠堅(jiān)固的支架，以承受細(xì)胞生長以及產(chǎn)生組織的細(xì)胞生長。這種類型的新支架必須耐用但也是多孔的，并且在生物降解性方面易于分解。由合成或天然水凝膠組成的Bioink可用于3D打印細(xì)胞，或者還可選擇制造支持支架，然后添加細(xì)胞 - 水凝膠混合物。聚ε-己內(nèi)酯（PCL）是一種塑料材料，成功地用于制造足夠強(qiáng)的支架用于此。
定制軟件創(chuàng)建了G代碼，醫(yī)療級PCL在3DDiscovery上進(jìn)行3D打印。然后，將模具清潔，滅菌并密封。研究人員使用顯微鏡，數(shù)碼相機(jī)和光纖燈評估每個樣品的結(jié)構(gòu)。然后他們評估了細(xì)胞活力，之后生物力學(xué)分析檢查了PCL支架和藻酸鹽水凝膠本身。
CAD視圖，總視圖和3D打印PCL支架的微觀視圖，其中股線之間的距離不同。 S代表樣品，數(shù)字代表以微米（μm）為單位的股線之間的距離。
然后他們發(fā)現(xiàn)支架是可行的：
“通過檢查表面孔隙率和機(jī)械性能來確定3D打印PCL支架的結(jié)構(gòu)特性。對PCL支架的宏觀分析顯示出良好的印刷質(zhì)量。“研究人員表示，“然而，單個PCL鏈的顯微鏡分析顯示在短距離內(nèi)股線直徑存在一些差異。另外，支架的側(cè)視圖顯示出孔隙寬度的多樣性。總的來說，毛孔寬度越小，3D打印支架就越準(zhǔn)確。“研究人員表示，3D打印的軟骨植入物確實(shí)具有在體內(nèi)組織成熟過程中承受挑戰(zhàn)所需的機(jī)械性能類型，以及能夠形成組織的天然核心。
荷蘭研究小組概述了他們在“設(shè)計(jì)和制造用于耳廓軟骨重建的混合海藻酸鹽水凝膠/聚（ε-己內(nèi)酯）模具中的發(fā)現(xiàn)，由于創(chuàng)建3D打印軟骨植入物的挑戰(zhàn)性目標(biāo)，研究人員評估了他們所考慮的生物打印材料是否真正可行，因?yàn)樗麄兪褂煤Ｔ逅猁}作為細(xì)胞載體來創(chuàng)建聚-ε-己內(nèi)酯（PCL）支架。這種技術(shù)的成功可能意味著繞過更多傳統(tǒng)方法，這些方法面臨的挑戰(zhàn)包括：
1、供體部位的發(fā)病率
2、植入物的危險(xiǎn)系數(shù)
3、外科手術(shù)難度大
（A）植入物模型的生物制造步驟的示意圖。 （B）研究方法的示意圖。 首先，分別分析藻酸鹽水凝膠珠和3D打印的PCL支架。 接下來，將藻酸鹽和PCL組合在一個構(gòu)建體中以開發(fā)耳廓植入物模型。 PCL：聚-ε-己內(nèi)酯。
“組織工程與新型生物制造策略相結(jié)合，是一種很有前途的解決方案，可以用來自患者的本體細(xì)胞來設(shè)計(jì)耳廓植入物。這些生物制造的耳廓結(jié)構(gòu)最終可以作為患者特異性植入物用于重建變形耳廓，“研究人員在他們的論文中說。這些科學(xué)家的關(guān)鍵在于找到一個足夠堅(jiān)固的支架，以承受細(xì)胞生長以及產(chǎn)生組織的細(xì)胞生長。這種類型的新支架必須耐用但也是多孔的，并且在生物降解性方面易于分解。由合成或天然水凝膠組成的Bioink可用于3D打印細(xì)胞，或者還可選擇制造支持支架，然后添加細(xì)胞 - 水凝膠混合物。聚ε-己內(nèi)酯（PCL）是一種塑料材料，成功地用于制造足夠強(qiáng)的支架用于此。
定制軟件創(chuàng)建了G代碼，醫(yī)療級PCL在3DDiscovery上進(jìn)行3D打印。然后，將模具清潔，滅菌并密封。研究人員使用顯微鏡，數(shù)碼相機(jī)和光纖燈評估每個樣品的結(jié)構(gòu)。然后他們評估了細(xì)胞活力，之后生物力學(xué)分析檢查了PCL支架和藻酸鹽水凝膠本身。
CAD視圖，總視圖和3D打印PCL支架的微觀視圖，其中股線之間的距離不同。 S代表樣品，數(shù)字代表以微米（μm）為單位的股線之間的距離。
然后他們發(fā)現(xiàn)支架是可行的：
“通過檢查表面孔隙率和機(jī)械性能來確定3D打印PCL支架的結(jié)構(gòu)特性。對PCL支架的宏觀分析顯示出良好的印刷質(zhì)量。“研究人員表示，“然而，單個PCL鏈的顯微鏡分析顯示在短距離內(nèi)股線直徑存在一些差異。另外，支架的側(cè)視圖顯示出孔隙寬度的多樣性。總的來說，毛孔寬度越小，3D打印支架就越準(zhǔn)確。“研究人員表示，3D打印的軟骨植入物確實(shí)具有在體內(nèi)組織成熟過程中承受挑戰(zhàn)所需的機(jī)械性能類型，以及能夠形成組織的天然核心。
A）PCL-藻酸鹽耳廓植入物模型的總視圖。藻酸鹽可以在PCL模具的凹槽內(nèi)找到。 （B）體外培養(yǎng)的PCL-藻酸鹽耳廓植入物模型。 （C）培養(yǎng)21天后從PCL模具中取出藻酸鹽的LIVE / DEAD染色。在整個植入物模型中觀察到高細(xì)胞存活。
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