以LEGO®为灵感的3D打印脚手架,用于患者特定的再生医学
Seunghun S Lee1, Xiaoyu Du1, Thijs Smit1
1Institute for Biomechanics, Department of Health Sciences and Technology, ETH Zurich, Zurich, Switzerland.
Biomaterials advances
|September 7, 2023
概括
一个新的乐高® 灵感的3D打印脚手架系统 (ATS) 允许轻松,按需组装定制的骨植入物. 这项创新为骨缺陷修复提供了一个负担得起的解决方案,增强细胞生长和骨形成.
科学领域:
- 生物材料工程 生物材料工程
- 增材制造 增材制造 增材制造
- 骨组织工程 骨组织工程
背景情况:
- 目前的3D打印植入物往往缺乏最佳适合骨缺陷,需要昂贵和耗时的患者特定设计.
- 发展中国家需要负担得起但又先进的骨缺陷治疗方案.
- 现有的方法难以平衡植入物定制,成本效益和生物整合.
研究的目的:
- 开发一种可负担得起,可适应的3D打印脚手架系统,用于修复骨缺陷.
- 创建一个模块化植入系统,外科医生可以在手术期间组装以匹配缺陷几何.
- 评估新型脚手架系统的生物相容性,机械完整性和骨质生成潜力.
主要方法:
- 使用选择性激光化 (SLM) 3D打印制造一个层次化的,以LEGO®为灵感的组装式脚手架 (ATS) 系统.
- 三种多孔结构 (非多孔,半多孔,超多孔) 的设计和打印,表面处理 (ST).
- 脚手架属性的表征 (打印质量,多孔性,表面粗性),机械测试,有限元素分析 (FEA),细胞活力测试,增殖研究和基因表达分析 (RT-qPCR).
主要成果:
- 可组装脚手架 (ATS) 系统成功制造,印刷质量良好,孔隙性相互连接.
- 机械测试和FEA证实了足够的机械性能来承受生理负荷,无论是单个的还是堆叠的脚手架.
- 所有支架都表现出高细胞活力;与无孔 (NP) 组相比,多孔结构 (SP和UP) 显示出增强的增殖,附着,迁移,沉积和骨质基因表达.
结论:
- 可组装脚手架 (ATS) 系统为骨缺陷重建提供了一种多功能,经济高效和可适应的解决方案.
- 模块化设计允许外科医生在现场快速定制,改善植入物适合性,并可能减少手术时间.
- 层次性多孔性和表面处理的结合促进了细胞相互作用和骨质生成,突出了其增强骨愈合的潜力.
