李清博士和一組科學(xué)家最近完成了一項研究，研究羥基磷灰石和膠原蛋白在用作骨替代物的生物3D打印支架時的相容性。 3D打印是修復(fù)骨創(chuàng)傷和缺陷的未來技術(shù)，因為它可以將生物相容性材料和活組織操縱到刺激細胞骨生長所必需的有機幾何形狀中，骨是多孔的，3D打印可以復(fù)制這種孔隙。李清博士和研究團隊使用兩種類型的羥基磷灰石（HA），這種礦物質(zhì)構(gòu)成了牙釉質(zhì)和骨骼中的大部分無機物質(zhì)。

2015年展示的快速3D-Bioplotter系統(tǒng)功能。圖片：Mary Ann Liebert，Inc。
    納米羥基磷灰石（nHA）和脫蛋白牛骨（DBB）與膠原蛋白（CoL）混合，使用EnvisionTEC 3D-Bioplotter制作兩種生物油墨，用于3D打印，這是一種來自德國的先進生物3D打印機，具有低溫和高溫性能生物打印。他們3D打印了一個多孔結(jié)構(gòu)，模擬松質(zhì)骨（海綿型骨），然后通過一系列材料特性分析，包括X射線光電子能譜（XPS），X射線粉末衍射（XRD）和傅里葉變換紅外光譜（FTIR）。掃描電子顯微鏡（SEM）的使用揭示了“HA晶體和支架的不同表面形態(tài)，這將是影響支架內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)的主要因素?！逼ヅ涔堑目紫抖确浅Ｖ匾驗槎嗫仔再|(zhì)提供靈活性和強度，同時還允許營養(yǎng)物分散在整個骨骼中。

 3D-Bioplotter系統(tǒng)：一種多功能快速原型制作工具，用于處理基于計算機輔助設(shè)計（CAD）的患者計算機斷層掃描（CT）數(shù)據(jù)的計算機輔助組織工程生物材料，形成具有外部設(shè)計形式的物理3D支架開放的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖片來源：EnvisionTEC
      NHA / CoL組的楊氏模量（硬度的測量值）在7.9±0.3MPa時最高，而DBB / CoL組為4.5±0.7MPa，單獨CoL為3.5±0.4MPa。免疫熒光染色顯示兩種復(fù)合支架同樣支持細胞增殖。另外，實時聚合酶鏈反應(yīng)（RT-PCR）表明成骨相關(guān)基因的正確表達水平。 “研究人員證實了在生物標(biāo)記的3D支架上培養(yǎng)的hBMSCs（人骨髓基質(zhì)細胞）的成骨作用和細胞外基質(zhì)形成的增加效應(yīng)，以確認表面生物相容性?！?/p>

用針對感興趣區(qū)域的抗體標(biāo)記物進行人間充質(zhì)干細胞表征。使用DAPI（藍色，細胞核）FITC-鬼筆環(huán)肽（紅色，F(xiàn)-肌動蛋白或細胞骨架）和紐蛋白（綠色，膜 - 細胞骨架蛋白）。圖片來源：歐洲干細胞

    總之，他們的結(jié)果證明“由nHA / CoL或DBB / CoL組成的3D生物印刷支架的物理化學(xué)和生物學(xué)特性非常適合于支架成為多孔定制骨替代品; 3D打印支架將是一個前瞻性未來臨床應(yīng)用的候選產(chǎn)品?！瓣P(guān)于3D打印骨骼和結(jié)締組織的研究正在進行中，因此這一新數(shù)據(jù)將有助于推動該領(lǐng)域的發(fā)展。