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像樂高的微型3D列印結構 助修復骨骼與軟組織

OHSU類似樂高積木的3D列印中空立方塊可彈性組合滿足不同治療需求。俄勒岡健康與科學大學

美國俄勒岡健康與科學大學(Oregon Health & Science University;OHSU)團隊開發類似樂高(Lego)積木的1.5毫米3D列印中空立方塊,可作為促進受損骨骼與軟組織再生的鷹架,修復效果比現有技術好,未來希望用於製作器官移植物。

據OHSU News報導,研究團隊領導人Luiz Bertassoni博士表示此3D列印的中空立方塊結構正在申請專利,能像樂高積木般堆疊出各種配置,幾乎可支援任何大小與複雜度的應用,合作開發與評估這項技術的團隊為OHSU、俄勒岡大學(University of Oregon)、泰國Mahidol University的研究人員。

整形外科醫師在修復複雜的骨折時,通常會植入金屬釘或金屬板以穩定骨頭,再嵌入具生物相容性、內含有助癒合的藥粉或敷料的鷹架材料。OHSU新鷹架系統的獨特優勢在於能精準部署於最靠近受損骨骼與軟組織的位置,且可填充含有各種有助於促進再生的生長因子凝膠,就近發揮最佳修復效果。

3D列印中空立方塊的微型籠狀結構(Microcage)可填充生長因子,刺激適當的細胞類型在正確的位置與時間生長以促進再生。每個3D列印的中空立方塊內都可依需求填充不同的生長因子,因此能更準確且快速的修復特定骨骼與軟組織。OHSU實驗發現相較於傳統鷹架材料,新鷹架系統可增加老鼠受損骨頭的血管再生3倍。

研究團隊認為3D列印的中空立方塊促進骨頭癒合的技術,有潛力應用於因癌症治療而被切除的骨頭、脊椎融合手術、植牙手術前強化不夠穩固的顎骨。而改變3D列印材料的組成,則可望用於軟組織的再生或修復。OHSU團隊將進行更大量的研究,探索3D列印的中空立方塊用於製作移植用器官的可行性。

模組化的3D列印中空立方塊可彈性組合滿足不同應用需求,研究團隊發現當以4×4×4方式堆疊成一個單元,可進一步兜出超過2.9萬種不同配置的結構。OHSU研究團隊將持續改善修復骨骼的成效,並規劃測試應用於老鼠與較大型動物更複雜骨折的癒合能力。這項研究已於2020年7月23日發表在先進材料(Advanced Materials)期刊。

OHSU這項研究是由美國國家牙科與顱面研究所(NIDCR)、國家轉化科學促進中心(NCATS)、Michigan-Pittsburgh-Wyss Resource Center再生醫療研究中心(RMRC)、OHSU Fellowship for Diversity and Inclusion in Research提供支持。

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