低温3D打印可改善骨骼再生的生物打印

我国研究人员近日发现了一种改善骨骼再生的方法，可以通过增强血管生成来改善骨骼再生。

关于骨再生的新技术，已经出现了许多项目，尤其是在过去的五年中，随着3D打印发展，生物打印也在同步发展，但是骨再生一直是个医学难题，因为保持细胞活力是最大的问题。细胞不仅必须要在实验室中生长，还必须在实验室中能得到长期维持。在这项研究中，研究人员强调了在骨再生中需要“出色的成骨和血管生成”。

在这种情况下，研究人员采用了低温3D打印技术，将液体和固体之间的相变用来触发聚合反应，从而生成可以维持其形状的极其柔软的物体。研究人员使用β-磷酸三钙（β-TCP）和含有成骨肽（OP）的复合乳胶油墨的组合3D打印双重递送支架。低温3D打印通常涉及在低温下3D打印胶状材料，以使其以固体形式沉积，或者在制造时冻结打印的半液体结构。

研究人员在冰水浴中搅拌TCP材料30分钟（被称为“低温”步骤），然后将其与OP组合在一起并在专用打印机中进行打印。然后将得到的支架冷冻干燥，除去水和与OP混合的复合乳液油墨。将支架包在含有胶原的血管生成肽（AP）中，在37℃下胶凝30分钟，并在室温下干燥。之所以使用OP是为了促进成骨或骨骼生长，而AP则旨在促进血管生成，即新血管的形成。在对材料进行表征的过程中，连同体外和体内研究，研究人员发现，在大鼠身上进行测试时，双肽输送支架可“改善新的骨形成”，并改善组织中的血管形成。

在研究机械性能时，研究人员发现胶原蛋白I水凝胶的抗压强度和弹性模量低，而T和TB支架的强度和弹性模量与人体骨骼更接近。

“还发现胶原蛋白I水凝胶在骨组织工程支架（即TV和TVB支架）上的进一步涂层，仅观察到压缩强度和弹性模量略有降低，这表明低温3D打印骨组织工程研究人员解释说：“涂有胶原蛋白I水凝胶薄层的支架在机械上适合修复/再生缺损的骨组织。”体外研究显示，TV和TVB组的AP迅速释放，达到58％的水平，但十天后达到稳定水平。从结核支架释放的OP显示出“更持续的释放水平”。42天后达到了79％。体内研究表明，仅在大鼠颅骨缺损的周围区域显示了骨再生。T型支架和TV型支架的缺陷显示再生不完全，而TB支架中的空腔除了支架与缺陷之间的间隙外，还充满了新的骨组织。TVB支架随着颅骨缺损的再生而显示出“极大的改善”。

由于AP和OP的“协同效应”带来的血管生成和成骨作用，TVB支架最有可能显示出最大程度的再生。总体而言，体外血管生成得到改善，而体外成骨分化也得到增强。