生物材料Top10: 5. 女科学家的3D打印—为你打出温柔服贴的骨修复支架

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骨组织工程使用的三维多孔支架可支持成骨相关细胞生长及营养物质和代谢产物的运输, 对骨修复效果起决定性作用。但有机支架材料机械强度差、降解产物呈酸性，不利于骨修复。

上海理工大学的朱敏（女）教授等利用三维打印技术制备了羟基磷灰石晶须增强的聚己内酯复合骨修复支架，强度提升了3倍多，同时生物相容性更好, 能促进干细胞增殖生长和成骨相关基因表达及成骨分化。

他们使用第四代3D Bioplotter™ (Envision TEC GmbH, Germany)三维打印机制备打印了用他们制备的羟基磷灰石晶须(HAPw)增强的聚己内酯(PCL)复合骨修复支架（HAPw-PCL）。通过改变三维打印的挤出速度和挤出气压，使不同含量的HAPw均能在PCL基材中一致排列并均匀分布。PCL支架的机械强度随HAPw含量增加显著提高, 添加33wt%HAPw使PCL支架强度提升了3倍。此外，HAPw使PCL支架表面与水的接触角从近100º降低至约50º，有效改善了细胞在其表面的粘附。经过体外人类骨髓间充质干细胞(hBMSC)在支架上的培养实验，发现添加HAPw的复合支架具有更好的生物相容性，能够有效促进hBMSC的增殖分化，且HAPw-PCL复合支架上细胞具有更高的碱性磷酸酶(ALP)活性和骨钙素、RUNX2等相关成骨基因表达（RUNX2基因表达，才能开启骨生长和修复的各种基因表达），显示出促进hBMSCs向成骨方向（它本来也可以变成破股细胞或造血干细胞）更好地分化及更强的成骨活性。

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