清华大学在3D打印技术开发打印构建载有特殊抗HPV病毒蛋白的可植入个性化宫颈修复体取得重要突破
由人类乳头瘤病毒（HPV）诱发的宫颈癌病发率以及致死率极高，宫颈锥切术目前是临床上最常规的治疗手段。但是锥切手术会引发组织缺陷，且术后复发率很高，给女性的心理和身体健康带来了重大的负面影响。本研究使用3D打印技术开发了打印构建载有特殊抗HPV病毒蛋白的可植入个性化宫颈修复体，可以在修补组织缺损的同时通过可控释放抗病毒蛋白抵御HPV感染。
近日，清华大学机械工程系生物制造中心的孙伟教授团队同锦波生物合作，创造性地使用3D打印技术构建了载有锦波特殊抗HPV病毒蛋白（JB蛋白）的可植入3D个性化宫颈修复体，通过抗HPV病毒蛋白的体内可控缓释，在修补组织缺损的同时抵御和治疗HPV病毒感染。
根据临床影像数据以及宫颈的生理构造，研究团队将宫颈修复体设计成多级孔隙的个性化仿生结构体，使用FDA批准可植入的聚氨酯，将锦波抗HPV病毒蛋白通过可控缓释机理包裹设计在宫颈修复体的拓扑结构中，通过低温沉积3D打印技术打印制造设计载有抗病毒蛋白的仿生宫颈修复体，并对其微观结构、力学性能、生物相容和蛋白释放等特性进行了表征。
图 （a）仿生宫颈植入物的3D建模，3D打印以及多级孔隙的SEM表征（b）不同丝间距的载蛋白仿生宫颈的释药曲线以及抗病毒蛋白的活性表征
细胞毒性和细胞相容性表征结果表明3D打印的仿生宫颈修复体可以支持细胞的粘附和生长，且符合国标对植入物的毒性要求，具有良好的生物相容性。高弹性的医用聚氨酯和可调节的多孔结构确保了仿生宫颈重构体具有和体内宫颈组织相匹配的机械性能，并可以承受妊娠期的组织变形率，有助于降低患者流产早产的风险。蛋白释放结果表明载蛋白仿生宫颈修复体可以在体外依缓释设计持续释放抗病毒活性蛋白，其释放速度与蛋白负载量可以通过控制修复体拓扑结构进行可控调节。
该成果于近期在线发表于Biomedical Materials杂志。本研究通过3D打印技术构建个性化载抗病毒蛋白仿生宫颈植入物，并通过材料选取，结构设计和蛋白包裹等方式实现力学性能和蛋白释放的可控定制，在治疗HPV诱发的宫颈癌方面具有应用价值。此外，3D打印可构建制造复杂载药（蛋白）及可控缓释系统，此创新技术可将功能蛋白推广应用于更广泛的个性化医疗。
庞媛：博士，清华大学机械工程系助理研究员，中国环境诱变剂学会毒性测试与替代方法专业委员会委员。主要从事生物制造、生物三维打印领域的新方法、新技术及新应用探索研究。先后主持或参与国家自然科学青年基金、重点基金、国家重点研发计划等项目，近年来以通讯和第一作者发表高水平SCI及国际学术会议论文40余篇。
孙伟：博士，清华大学特聘教授，美国Drexel大学阿尔伯特•苏珐讲席教授（Albert Soffa Chair Professor），国际生物制造学术杂志Biofabrication主编，国际生物制造学会创任主席，上普国际生物科技有限公司创始人。