科學(xué)家開發(fā)出高彈性的3D打印合成骨

日前，研究人員成功開發(fā)出了一種3D打印的合成骨，據(jù)稱這種合成骨克服了當(dāng)前骨移植材料中的許多缺點(diǎn)。外科醫(yī)生成功地用這種材料融合了一只大鼠的脊柱，并修復(fù)了一只猴子的顱骨缺損。2016年9月28日，研究人員在《Science Translational Medicine》雜志上報(bào)告了他們的研究成果。

據(jù)天工社了解，這種新型的生物材料不僅強(qiáng)度高、富有彈性，而且能夠幫助身體再生新骨。重要的是，這種材料并不脆，這樣外科醫(yī)生在根據(jù)患者的特點(diǎn)修建它的時(shí)候就不會(huì)碎掉——這是其它合成骨經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的問題。
為了達(dá)到這樣的效果，研究人員使用了特殊的生物墨水配方，并在室溫狀態(tài)下將其打印出來——而沒有使用熱能或激光器，Ramille Shah說。他是本論文的首席研究員和西北大學(xué)的生物材料科學(xué)家。
Shah的團(tuán)隊(duì)使用的是一種被稱為羥基磷灰石（hydroxyapatite）的生物活性陶瓷 ——在再生骨實(shí)驗(yàn)中常用的一種材料——并加入了 一種叫做聚己內(nèi)酯的聚合物。然后，研究團(tuán)隊(duì)使用了一種基于溶劑的室溫3D打印技術(shù)，這種技術(shù)主要依靠三種溶劑的特殊組合。

這改善了生物墨水的微觀結(jié)構(gòu)，Shah說?！八粫?huì)馬上干燥。它會(huì)有點(diǎn)潮濕，這樣每一層就能夠跟上一層粘上?！彼a(bǔ)充道。該團(tuán)隊(duì)宣稱他們制造出來的物質(zhì)是“超彈性骨”。他們使用的3D生物打印機(jī)是EnvisionTec公司的3D Bioplotter系統(tǒng)的，售價(jià)高達(dá)25萬—30萬美元。
據(jù)介紹，在大鼠和猴子的實(shí)驗(yàn)中，該打印的支架很好地融入了動(dòng)物的身體。血管迅速進(jìn)入了這種多孔材料，動(dòng)物的免疫系統(tǒng)似乎并不拒絕植入物。隨著時(shí)間的推移，這種材料預(yù)計(jì)將生物降解，該身體的細(xì)胞自然會(huì)再生出新組織來取代合成支架。
這種材料尤其適合那些需要骨移植的孩子們，因?yàn)樗軌蚋⒆右黄鹕L， Adam Jakus說，他是Shah實(shí)驗(yàn)時(shí)里的一位博士后，本論文的一位作者。
此外，研究人員也可以將這種3D打印的骨狀物質(zhì)用于其他用途，比如醫(yī)療建模等。不過要將這種3D打印材料植入人體，還需要進(jìn)行大量的測試和開發(fā)。Shah希望能夠在5年之內(nèi)使這種3D打印生物材料進(jìn)入人體臨床試驗(yàn)階段。迄今為止，美國食品和藥物管理局（FDA）還沒有批準(zhǔn)將任何一種3D打印物質(zhì)用作再生骨材料，Jakus說。他們希望這種超彈性骨將成為個(gè)。
（編譯自IEEE Spectrum）