酶驱动革新骨支架:EPFL开发室温3D打印承重骨修复新技术
洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究人员开发出一种能够利用酶驱动矿化过程来3D打印骨支架的新方法。
该方法能够在室温下进行,由天然存在的酶驱动反应,有效规避了传统羟基磷灰石(HA)支架生产所需的高温加工环节。
研究团队制备了一种可打印、可注射的特殊墨水,其中嵌入了碱性磷酸酶。


将打印出的结构置于钙和磷酸盐离子溶液中孵育,其中的酶会触发羟基磷灰石晶体的形成,从而使结构硬化并增强。
经过四天的矿化,所得的多孔支架在仅1.5厘米乘1.5厘米的面积上就能承受成年人的平均体重,并在七天内完全达到承重状态。
此外,研究人员在支架中加入了无酶的明胶微碎片,这些碎片在孵育过程中融化,留下了可调的孔隙,以便于未来植入骨折部位后健康细胞的定植与骨骼重塑。
EPFL软材料实验室负责人埃斯特·阿姆施塔德表示,该技术的目标是生成一种力学性能类似于人体骨小梁的可注射支架。
在另一项实验中,将支架与人干细胞共培养14天后,检测到了胶原蛋白和骨基质蛋白骨钙素,这证实了其支持细胞生长和骨形成的潜力。
该团队报告称,通过这种酶辅助方法制造的HA支架,其抗压强度与人骨小骨相当,并且性能优于传统高温方法生产的支架。
此项技术与市售的生物打印机兼容,为骨组织工程提供了一条结合了力学性能、生物活性和节能工艺的新途径。
阿姆施塔德总结道,这项工作未来可能为帮助骨骼再生的可注射支架奠定基础,并使患者能更早地对修复部位进行负重。
03-11 19:29
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