研究人员利用3D打印制造微型乐高式“骨砖”

乐高是儿童最喜欢的玩具。lego是一家丹麦玩具公司，从丹麦的leggodt翻译，意思是玩的开心。

2020年7月27日，白令三维从外国媒体获悉，受这种乐高玩具的启发，科学家开发了一种类似乐高木制玩具的生物支持，能够更好地修复骨折和修复受损的器官组织。

俄勒冈健康与科学大学（ohsu）的研究人员拥有3d的微型乐高式“骨砖”，可以治愈骨折。

研究人员的微型空心砖只有跳蚤的大小，可以用作支架，硬和软组织都可以再次生长。此外，模块的可堆叠性使它们能够像玩具砖一样进行交互，提供可伸缩性和数千个潜在的几何配置。最终，俄勒冈小组的目标是扩大技术和使用微型笼子生产实验室制造的器官代替人类移植。

俄州医学院生物医学工程副教授luizbertassoni博士说：“使用专利持有者非常容易，它可以像lego一样堆放在数千种不同的配置中，以匹配几乎任何东西的复杂性和大小。”

近年来，支架的生物结构已成为一个研究热点，尤其是在组织工程或再生医学领域。此外，3d打印技术的进步使得针对患者的可植入结构的设计更具可扩展性，在某些情况下可以在医院现场生产。因此，组装这些复杂的组织不再需要专门的设备，这反过来减少了与种植生产有关的准备时间。

然而，一个理想的支持系统的开发已经被证明是难以实现的，这也是为什么该技术在医院环境中没有广泛应用的原因之一。理想的组织支架需要与特定的缺陷结构兼容，但它也允许控制负载的细胞，生长因子和水凝胶。此外，根据科罗拉多研究小组的说法，组织的时间控制对种植体组织的生长至关重要。

传统上，矫形外科医生使用金属棒或钢板植入复杂骨折来稳定骨骼。只有在手术后才能使用含有粉末或糊状物的生物相容性支架促进愈合。俄勒冈研究小组开发了一种新的支持系统，可以用少量的生长因子凝胶精确地填充空心块，并将它们放在需要的地方。

该研究的共同作者rameshsubbiah博士解释说：“3d打印微型笼技术通过刺激正确的细胞类型在正确的位置和正确的时间生长来促进愈合，而且每个区块都可以放置不同的生长因子，使我们能够更准确、更快地修复组织。”

团队的微型笼子是空心的，允许他们以可控制的方式加载不同的生物凝胶组件，并创建一个空间定义的支架。作为一个概念验证，研究小组印制了3d块微观粒状水凝胶，其中载有各种生长因子。结果表明，细胞以快速可控的方式进入支架，加速了新组织的形成和愈合。

采用a-磷酸三钙陶瓷和一个三维光刻陶瓷制造（lcm）打印模块化微型笼。该工艺生产了一块3.375mm3，空心尺寸1.51.51.5mm，壁厚230-560m。简而言之，使用样品砖，研究人员可以很容易地生产各种形状的块，同时保持周围的一致轮廓。

通过使用一个四层4x4砖，俄勒冈小组计算出总共29413个配置是可能的，突出了技术在病人定制骨架的潜力。为了说明它们对其他刚性聚合物材料的适用性，他们使用丙烯酸甲酯树脂来制造其他一些类似的再生过程。

为了证明支架在再生应用中的潜力，研究小组使用数字光处理（dlp）3d打印来创建一系列不寻常的产品，包括五角形几何。然后，人类重组生长因子的不同组合被人工加载成不同的形状。双层强度明显降低到13.8mpa.8mpa，但远高于报道的3.9mpa。

更重要的是，进一步的实验发现，生长的血管数量是常规支架的三倍左右，生长因子填充块放置在修复的老鼠骨头附近。因此，研究人员得出结论，虽然他们的方法已经优化为修复硬组织，这个概念可能适用于其他组织再生应用。通过更多的研究，俄勒冈的团队认为模块化的方法可以用来修复大型动物中更复杂的骨折，甚至可以用来做器官移植。

世界各地学术机构的一些研究人员已经开始探索3d生物印刷骨移植的概念。例如，曼彻斯特大学的研究人员开发了类似于俄勒冈队的骨块。该装置是为了满足叙利亚难民营的紧急医疗需要而设计的。

同时，德尔夫特技术大学的研究人员设计并印制了一种抗菌多孔钛骨植入体。移植物的协同抗菌活性可能导致一种新型的植入物，可以以最低的维护费用延长患者的寿命。

德克萨斯农业大学的科学家将3d打印、生物材料工程和干细胞生物学结合起来，创造出新的、更有效的面部骨移植。这种高度骨化的支架不仅促进进骨细胞的生长，而且可以作为骨再生的强大平台。