3d打印的“超弹性骨”可能是重建手术的未来

新研究显示,一种新的合成材料,称为超弹性骨,即HB,可能是重建外科的“下一个突破”。HB可以植入皮肤下作为新骨生长的支架,或用于完全替代丢失的骨物质。研究人员称,尽管它还没有在人类身上进行过测试,但早期的动物实验似乎已经成功,结果“相当惊人”。...

新研究显示,一种新的合成材料,称为超弹性骨,即HB,可能是重建外科的“下一个突破”。HB可以植入皮肤下作为新骨生长的支架,或用于完全替代丢失的骨物质。研究人员称,尽管它还没有在人类身上进行过测试,但早期的动物实验似乎已经成功,结果“相当惊人”。

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超弹性骨是灵活的,可以很容易地塑造

今天发表在《科学转化医学》上的一项研究中描述了这种超弹性骨,它主要由一种叫做羟基磷灰石的天然矿物制成。羟基磷灰石是一种在骨中发现的钙,已经用于重建手术,它非常易碎,但研究人员将其与聚合物混合以增加柔韧性。然后,他们用这种新的、有前途的材料对骨移植进行3D打印,并在各种实验中进行了测试。

该研究的作者之一、西北大学材料科学助理教授拉米尔·沙赫(Ramille Shah)在一次记者招待会上说:“我们第一次用3D打印这种材料时,非常惊讶地发现,当我们挤压或变形它时,它会弹回到原来的形状。”。

<**all/> <**all> Hyperelastic bone is much more flexible than traditional materials. (Image credit: Adam Jakus) </**all>

沙阿说,这种高弹性的骨头可以很容易地被切割、卷曲、折叠、压入缺少骨材料的区域,而无需胶水或缝线。它也是高度多孔和吸收性-这是至关重要的骨移植材料,以鼓励血管生长到手术区(如果没有静脉和毛细血管将血液输送到目标部位,周围的组织就会死亡。)

科学家们在一系列实验中测试了这种超弹性骨骼。他们将人类干细胞植入由高弹性骨(与手术中可能用作植入物的结构类型相同)制成的三维打印支架中。这些细胞不仅在支架上毫无困难地生长,几周内就填满了可用的空间,而且最终产生了自己的骨矿物质。

西北大学的博士后亚当·雅库斯在一次记者招待会上说:“它从人工合成的支架变成了由细胞自身产生的天然矿物质。”。在另一项实验中,研究人员将高弹性骨植入小鼠皮肤下。Jakus说,同样,细胞反应良好,HB与小鼠组织“快速整合”,没有任何免疫反应或炎症。

3d打印的“超弹性骨”可能是重建手术的未来 3d打印的“超弹性骨”可能是重建手术的未来 <**all/> <**all> Hyperelastic bone can be 3D-printed to make surgical implants tailored to the individual. (Image credit: Adam Jakus) </**all>

研究人员还在真实的外科手术中测试了这种高弹性骨。HB被用来融合大鼠脊柱中的两个椎骨,然后替换恒河猴颅骨中一段不健康的骨头。在这两种情况下,植入物与宿主组织完全结合,促进血管生长,甚至一些新骨。

人体试验可能在五年内进行

然而,这些成功的实验在数量上仍然有限,需要在大规模的动物研究中得到证实和复制。很明显,这也需要在人类身上进行测试,沙阿说她希望在五年内完成。

超弹性骨特别有希望,因为它是人造的,所以生产成本很低。它也可以混合和三维打印在室温下,这简化了它的**。而且由于HB是3D打印的,因此用它**的骨移植片可以为个别患者量身定做。最后,它很容易包装,储存和运输,估计保质期约为一年,研究人员说。

“对于发展中国家来说,这是一个理想的选择,“在那里你可以提前装运,把它放在货架上,直到需要,而不是必须**一种需要冷藏或冷冻的复杂生物材料,”Jakus说。在发展中国家,“这些类型的设施可能无法使用,因此能够打开一个包装并使用这些材料是非常棒的。”

  • 发表于 2021-05-07 22:41
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