近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)藥所阮長(zhǎng)順、潘浩波和哈爾濱工業(yè)大學(xué)交叉協(xié)作，提出一種可用于擠出式3D打印的仿天然骨組織“松質(zhì)骨-皮質(zhì)骨”徑向連續(xù)孔隙調(diào)控的骨組織工程支架構(gòu)筑策略，將分形學(xué)理論結(jié)合骨組織工程支架生物制造中，克服了傳統(tǒng)擠出式3D打印技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)徑向梯度孔隙結(jié)構(gòu)的困難。
臨界骨缺損修復(fù)作為骨科面臨的主要問題之一，嚴(yán)重影響人們的健康和生活質(zhì)量。人體天然骨組織由高孔隙率的松質(zhì)骨和低孔隙率的密質(zhì)骨組成，具有緊密的徑向梯度結(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)骨植入修復(fù)材料具有天然骨組織徑向梯度結(jié)構(gòu)一直是骨組織工程研究領(lǐng)域的難點(diǎn)。擠出式3D打印，因操作簡(jiǎn)單、可用材料范圍廣、易于細(xì)胞打印等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。
該研究受分形理論的啟發(fā)，基于科赫雪花的迭代規(guī)則設(shè)計(jì)、定義了分形支架的分形曲線的單元線條，將分形單元線條進(jìn)行圓周陣列得到分形層，并設(shè)計(jì)圓環(huán)層使其在擠出式3D打印堆積成型的過程中與分形層相互支撐。為參數(shù)化構(gòu)建徑向梯度骨組織工程支架，該研究還搭建了“設(shè)計(jì)—分析—制造”的工作流。研究表明，所構(gòu)建的仿生徑向梯度支架在孔隙結(jié)構(gòu)、滲透性能、機(jī)械性能等方面展現(xiàn)優(yōu)異的梯度特征。
相關(guān)成果發(fā)表在Research上。研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院青促會(huì)、廣東省及深圳市基礎(chǔ)研究等項(xiàng)目資助。
仿生徑向梯度骨組織工程支架的設(shè)計(jì)示意圖
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