简介:摘要在全球范围内,每年有200多万例骨移植手术用于骨科、神经外科和牙科手术中的骨缺损。目前的治疗方案包括使用人、动物或合成来源的移植物。在这种情况下,自体移植是目前的黄金标准。然而它的数量是有限的,需要创建第二个伤口(供体部位),并且感染、疼痛和发病率的风险也随之提高。近年来,组织工程与3D生物打印的兴起,为治疗患者骨缺损提供一种新思路。3D生物打印是"增材制造"在生物组织工程中应用的分支,能对细胞进行精确控制,并按需实现个性化构建宏观及微观的结构,能在骨再生运用中得到运用。其中成骨细胞支架的建立是3D生物打印的基础,具有适宜骨和软骨生长的水凝胶是支架研究的基础,为此国内外学者进行多种水凝胶支架的开发与研究,发现由多种生物材料混合的水凝胶比单一材料水凝胶更具有优势,如以羟基磷灰石或藻酸盐或透明质酸为主体混合几种或多种生物打印材料,结合所需细胞后最终形成的3D打印骨支架,比传统支架更能够促进骨成长分化。随着打印结构变厚,营养物质和氧气的扩散越来越困难,这在骨组织的重建中尤其如此,需要制造互连且有效的血管网络,因此支架中血管的形成是必不可少的环节。本文主要综述了3D生物打印中骨打印支架材料与血管网络形成的逐步探究进展。
简介:摘要通过3D生物打印的组织工程技术进行气管重建在当前已经成为对于长段气管损伤后进行修复的一种理想化的方法,而如何选取打印材料制造出合适的组织工程气管是保障气管移植物能在人体完美存活的关键。生物墨水是一种生物制造技术制造的,含有生物活性成分的细胞配方,其对3D打印组织工程气管的成败起着决定性的作用。寻找一种拥有良好生物相容性,能够打印出具有较高机械强度生物结构的生物墨水显得尤为重要。本文旨在对不同材料制成的生物墨水的优缺点、当前的应用现状以及3D打印组织工程气管的临床实际运用进行综述,以促使早日能够实现组织工程气管的临床转化,系统化的投入实际的临床应用。
简介:摘要随着经济的发展、人们物质生活水平的提升,运动损伤、特别是关节软骨磨损的发病率较以前显著增加。鉴于软骨组织缺乏神经、淋巴及血液供给系统,软骨组织自我修复能力很弱。与传统3D打印技术相比,生物3D打印技术可以实现多种种子细胞在空间各异性的高密度负载及复杂活性微环境的构建。在骨与软骨缺损的治疗中,生物3D打印不仅可以克服自体骨与软骨来源不足的问题,而且还能解决传统人工骨软骨形状无法个性化匹配及生物活性不足等问题。鉴于此,本文根据国内外最新研究动态,主要综述了当前常用的生物3D打印机类型及不同的打印原理、生物3D打印的种子细胞及生物墨水,特别是软骨组织工程生物墨水的研发、骨和软骨组织工程中的熔融沉积成形技术及生物3D打印软骨组织生物反应器等,并在此基础上展望其未来的发展与研究方向,以期为软骨组织工程再生研究与软骨修复的临床转化提供参考。
简介:背景:构建三维的预血管化系统,对于大尺寸、复杂三维结构组织内细胞的存活和功能表达均具有决定性作用。因此,寻找一种合适的预血管化策略已成为3D生物打印大尺寸、复杂三维组织亟待解决的问题。目的:对3D生物打印大尺寸、预血管化三维结构进行初步的探索。方法:用逆向工程软件Catia设计三维生物打印蓝图;以改装后的桌面级双喷头3D打印机为生物打印机,以聚乙烯醇为牺牲材料打印牺牲骨架;以大鼠骨髓间充质干细胞、海藻酸钠、琼脂糖和纳米纤维素溶液的混合物为细胞生物墨水。根据预先设计的参数进行生物打印,构建具有三维流体通道的组织工程三维结构体。观察打印获得的三维结构体,评价打印后及材料溶解后的细胞活性;体外培养打印获得的结构体,并用AlamarBlue试剂盒检测细胞在三维结构体中的增殖。结果与结论:利用Catia软件设计出了具有微孔的外壁及内部纵横交错的微管结构的双喷头打印模型,用该三维生物打印技术构建出具有自定义尺寸(尤其是高度)和预血管化的三维结构,结构体中细胞12h的存活率为(95.47±0.54)%,随着体外培养时间的延长,细胞存活率下降并稳定在80%以上。随着培养时间的增加,构建体中的细胞增殖呈上升趋势。结果表明:该生物打印方法可用于通过使用各种生物水凝胶材料制造不同特性的三维结构体,在生物制造具有临床相关尺寸的预血管化的复杂组织器官方面具有潜力。
简介:摘要ISSAPGPR原位生态修复技术。采用“ISSAPGPR原位生态修复技术”来消除水中污染物,修复遭到破坏的水生态系统,治理水体富营养化,改善水体环境,丰富群落种类,优化种群结构,提高水生态系统的自净能力,维持水生态系统的稳定健康发展。
简介:摘要骨缺损修复重建是骨科领域长期以来的研究热点,组织工程及干细胞技术在促进骨再生及治疗骨缺损的研究取得了一系列的重要成果。近年来,3D打印技术和组织工程、干细胞技术相结合的生物3D打印通过精确控制支架的外形、内部结构并将生物材料、干细胞和/或细胞打印成三维生物功能体,在优化骨缺损修复组织的几何外形、力学性能及生物功能上具有明显优势,相关研究取得了一系列的重要进展。生物3D打印在骨科应用的常见打印方式:①喷墨式打印;②挤出式打印;③激光辅助打印;④光固化成型打印;⑤基于微阀的打印,各种打印方式及原理并不相同,且各有优缺点,适用的"生物墨水"也不一样。骨科生物3D打印的关键技术包括:①打印前的影像数据获取及3D结构设计方法;②适合3D打印、可用于组织工程、增强成骨效果的复合生物支架材料的研发与应用;③确保移植物的生物性能的干细胞选择及诱导多能干细胞技术;④提高生物打印体组织成熟化及生物特征的体外生物反应器技术。生物3D打印研究领域发表的文献自2008年以来呈持续高增长趋势,使用文献计量可视化分析软件VOS viewer对出现的高频关键词建立共词矩阵并绘制关键词共现网络图谱分析,生物物3D打印研究热点为利用组织工程方法3D打印组织支架,同时进行细胞存活及药物效应的研究,生物3D打印的仪器与方法也是研究热点之一。