3D生物打印技术在组织工程支架构建与再生中的应用进展

具备个性化、精准化的3D生物打印技术构建优良生物相容性的组织工程支架,替换或修复人体中病变的组织和/或器官,在组织工程研究中极具广泛的应用前景。而作为3D打印技术的基材,如金属、生物陶瓷、高分子材料和细胞生物材料等,也因此得到了研究者的重视和研发。由金属和生物陶瓷制备的支架具有高强度和耐腐蚀性,已在骨科中得到广泛应用,而高分子材料由于其和细胞/组织的良好生物相容性及可塑性使其在软骨、矫形外科、心血管系统等组织/器官中被广泛研究。相信在不久的将来,以上述材料为基材结合3D生物打印技术构建的组织和器官,在临床上会得到应用和推广。本文就用于3D打印的生物材料及其打印技术在组织工程支架构建及组织再生中的应用进行综述。

PCL基聚合物的制备及其在生物医学工程中的应用

聚己内酯(PCL)具有良好力学性能、生物相容性和生物降解性.其在催化剂、加热等适当条件下,可与其他如聚乙二醇(PEG)、聚乳酸(PLA)、聚乙交酯(PGA)等单体或低聚物发生共聚,以改善聚合物性能;也可通过与其他聚合物共混;或者在PCL材料表面化学接枝其他化合物,以得到性能更为理想的聚合物材料.这些PCL基材料已在生物医学工程领域中得到广泛关注和开发应用,尤其作为组织损伤修复的支撑材料、药物负载和可控释放的承载系统等方面,具有很大的发展空间与应用潜能.本文将就这方面的基础研究和应用作一综述.

海豚链球菌诱变发酵法制备透明质酸及其在动物皮肤修复中的应用

透明质酸(HA)是一种非常重要的生物材料,是体内广泛存在的细胞外基质成分之一。为了获得产量、分子量及纯度较高的透明质酸,并研究透明质酸水凝胶在动物皮肤修复中的潜在作用。通过紫外诱变的方法对海豚链球菌进行诱变,并对此突变菌发酵后产物的蛋白含量及HA分子量进行了测定,通过CTAB法对发酵产物进行提纯,运用物理冻融法将透明质酸制成水凝胶后,用于兔背部全层皮肤修复的初探。结果表明通过诱变海豚链球菌产透明质酸的能力从(82.3±3.3)mg/L增加到(120±10.6)mg/L,增加了46.4%;产物经纯化后蛋白含量从(0.178±0.011)mg/L减少到(0.032±0.017)mg/L,减少了82.02%;所制得透明质酸的分子量约为3.0×105 Da;透明质酸水凝胶对兔全层皮肤缺损的修复有较明显的促进作用,能减轻炎症和伤口瘢痕的形成。

超亲水性医用导管的制备及其动物体内组织相容性研究

利用天然高分子葡聚糖(Dextran)和烯丙基异氰酸酯(AI)反应,首先合成了预聚物Dex-AI,然后预聚物Dex-AI再与聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)反应,制备了具有良好亲水性和生物相容性的水凝胶(DP)。同时探索了反应物比例对最终产物的影响,结果是在Dex-AI∶PEGDA为4∶6(质量比)时,所制得的水凝胶DP的吸水率最大,可达810%。将此水凝胶接枝于经二苯甲酮在紫外光下处理的临床用导管表面,经静态和动态表面接触角测试,接枝有水凝胶的导管其表面亲水性显著提高,如静态表面接触角由水凝胶接枝前的(97±6.1)°下降到了接枝后的(25±4.2)°。另一方面,以小鼠(ICR,30只)为实验动物,将接枝前后的导管植入小鼠背部皮下,观察时间为30 d。发现导管经DP接枝后,反映急性炎症情况的白细胞水平始终低于未接枝的样本;大体观察和组织学检测也发现,与未接枝的导管相比,在相同的时间点接枝DP的导管其炎性程度明显下降,导管与周边组织相容性提高。本研究证实了接枝水凝胶的技术可以提高目前临床用的PE导管的组织相容性,这对改善因治疗需要导管较长时间置留于体内而对患者带来的不良影响是非常有利的。