Percetakan 3D Menyedari Penjanaan Semula Tulang Patah, Yang Akan Merevolusikan Perubatan Regeneratif

Dalam beberapa dekad kebelakangan ini, sains perubatan telah membuat kemajuan yang ketara, menyediakan penyelesaian inovatif untuk penyakit yang sukar sebelum ini. Satu kajian yang diterbitkan menunjukkan bahawa kaedah menggunakan percetakan 3D untuk menjana semula tisu tulang boleh merevolusikan perubatan regeneratif.

Perubatan regeneratif adalah cabang sains perubatan yang membangunkan terapi untuk menggantikan tisu, organ dan sel yang rosak akibat penyakit, kecacatan atau kecederaan. Ini adalah bidang sains perubatan baru, yang dijangka membantu pesakit dengan penyakit dan kecederaan yang sebelum ini sukar dirawat.

Bahan bioaktif berstruktur nano telah menarik perhatian dalam bidang ini kerana keupayaan regeneratif mereka. Mereka meniru ciri-ciri tisu semulajadi dan meniru struktur mereka. Bahan perubatan canggih ini boleh diproses dan digunakan menggunakan percetakan 3D dan teknologi lain.

Menjana semula tisu tulang: pendahuluan perubatan yang penting

Penuaan boleh membawa kepada masalah kesihatan progresif. Penyakit seperti osteoporosis akan berlaku apabila pesakit berumur, menyebabkan kesakitan kepada individu dan meningkatkan beban rawatan perubatan. Rawatan tradisional termasuk cantuman tulang. Di samping itu, kaedah lain tidak dapat meniru ciri-ciri dan struktur tisu semulajadi. Atas sebab ini, beberapa bidang penyelidikan baru termasuk kejuruteraan tisu tulang telah dibangunkan.

Bidang kejuruteraan tisu tulang melibatkan pembangunan peranti biomimetik yang menyokong pertumbuhan tulang dan mendorong pertumbuhan semula. Bahan bioaktif canggih adalah 3D dicetak ke dalam perancah berfungsi untuk digunakan dalam teknologi kejuruteraan tisu tulang.

Ini berinteraksi dengan tisu sasaran dan mendorong tindak balas terapeutik. Bahan komposit adalah berdasarkan kolagen jenis 1 dan hydroxyapatite (juga biasa digunakan dalam pergigian) kerana mereka adalah komponen utama tisu tulang.

Bahan biomimetik komposit menghasilkan tindak balas osteopati, yang mendorong pertumbuhan, percambahan, dan juga pembezaan. Ini membawa kepada pertumbuhan semula tisu tulang. Teknologi percetakan 3D yang biasa digunakan dalam pembuatan bahan dalam bidang kejuruteraan tisu tulang adalah acuan penyemperitan. Ini disebabkan oleh fleksibiliti dan skalabilitinya. Walau bagaimanapun, masih terdapat beberapa cabaran utama dalam pembuatan bahan bionik yang mantap dan tahan lama untuk aplikasi penjanaan semula tulang.

Perubahan kelikatan (A) dan sifat likat GEN-Coll/nanoHA (B) dan GEN-Coll/MBG_Sr4% (C) pada 10 °C

Jenis 1 kolagen lembu adalah bahan yang menjanjikan untuk menjana semula tisu tulang yang rosak atau berpenyakit. Bahan-bahan bioaktif ini mengandungi nanopartikel yang kaya dengan fungsional dan boleh dengan mudah dicetak 3D menggunakan mandi sokongan. Walau bagaimanapun, terdapat beberapa masalah dengan penggunaannya. Mereka sukar untuk dikeluarkan sepenuhnya selepas proses percetakan, dan ejen silang yang digunakan untuk meningkatkan integriti struktur stent akan menyebabkan kehilangan kejelasan geometri dan keruntuhan separa struktur bercetak.

Proses alternatif diperlukan untuk mengatasi batasan biomaterials ini.

Sekarang, pasukan penyelidikan telah mencadangkan kaedah untuk membuat bahan bioaktif yang lebih kuat dan lebih sesuai berdasarkan kolagen lembu, yang akan membantu merevolusikan teknologi pertumbuhan semula tisu tulang manusia.

Proses yang dilaporkan dalam kertas itu bertujuan untuk meningkatkan sifat pembentukan kolagen lembu. Ejen crosslinking ditambah ke formulasi percetakan, dan kemudian mereka dikeluarkan dari mandi sokongan. Ejen pilihan silang adalah genipin, yang meningkatkan kestabilan struktur perancah bercetak kolagen 3D dengan mencetuskan pautan silang in-situ.

Penyelesaian yang digunakan untuk mandi sokongan adalah asid alginik. Kajian mendapati bahawa asid alginik mengekalkan struktur bercetak 3D bahan kolagen dan mudah dikeluarkan pada 37 o C, yang membolehkan pemprosesan struktur yang stabil dengan struktur geometri resolusi tinggi. Kaedah ini dibangunkan menggunakan protokol yang telah ditetapkan sebelum ini.

Selepas inkubasi selama 3 jam dan 24 jam pada 37 ° C, lakukan ujian imbasan amplitud (A, C) dan jalan suhu (B, D) pada GEN-Col / nanoHA

Pilih sarang lebah dan geometri grid untuk menilai kebolehbacaan bahan. Beberapa eksperimen telah dilakukan dengan parameter yang berbeza untuk memberikan tahap kawalan yang baik dan memberikan pemahaman tentang hasilnya. Pengaruh setiap parameter pada kesetiaan percetakan dan resolusi struktur perancah akhir merupakan asas perubahan.

Kajian itu menyimpulkan bahawa parameter ini perlu diperhalusi untuk mencapai hasil yang dikehendaki kerana ia saling berkaitan.

Analisis visual kurungan percetakan mengesahkan bahawa proses percetakan berjaya menyedari pembiakan geometri. Garis dan lubang yang jelas dihasilkan. Selepas lyophilization, morfologi dianalisis oleh FE-SEM, yang menunjukkan bahawa nanopartikel berjaya diedarkan dalam matriks.

Keputusan ini menunjukkan bahawa penggunaan proses ini untuk percetakan 3D bahan kolagen menunjukkan hasil yang baik dalam pertumbuhan semula tisu tulang.