研究人員開發了用于處理骨骼肌損傷的手持式3D生物打印機
時間：2020-04-15 16:31 來源：中國3D打印網 作者：中國3D打印網 閱讀：次
中國3D打印網4月15日訊，一組生物醫學工程師和研究人員已經開發了一種手持式生物3D打印機，可以潛在地幫助外科醫生完成肌肉骨骼外科手術程序。由康涅狄格大學副教授阿里·塔馬約爾（Ali Tamayol）博士開發的生物打印機使外科醫生可以將基于水凝膠的支架（或有助于細胞和組織生長的材料）直接沉積到骨骼肌的弱化部位。潛在地，該技術可用于治療體積性肌肉丟失（VML），特別是在標準重建手術已被證明不足的情況下。
Tamayol評論說：“打印機堅固耐用，可以用纖維狀支架適當填充空腔，其中纖維類似于天然組織的結構。這是3D打印機的新產生，使臨床醫生可以直接在患者體內打印支架。最好的是，該系統不需要復雜的成像和打印系統。”
手持式生物打印機修復肌肉組織。圖片通過ACS出版物提供。
開發手持式3D生物打印機
VML被描述為骨骼肌的外傷性或手術性喪失，從而導致功能受損。由于VML中骨骼肌缺損的幾何形狀因個案而異，因此該研究的作者首先解釋說，重建手術是治療VML的不充分方法。相反，研究人員認為3D打印是一種潛在的策略，因為它可以制造與缺陷部位的幾何形狀相匹配的支架。但是，對缺損部位進行成像，處理渲染計算機模型以及進行3D打印合適的支架所需的時間和設施阻止了創傷后受傷的立即重建手術。此外，使用傳統的3D打印機正確植入基于水凝膠的支架是一項重大挑戰，而傳統的3D打印機在體外已產生了可喜的成果。
因此，為克服這些挑戰，研究人員建議使用明膠基水凝膠，將其3D生物打印直接打印到缺損區域，然后使用手持3D生物打印機原位交聯。研究人員發現，這些移動式3D打印機通常基于擠壓成型，可用于在受傷部位的目標非平坦表面上直接打印，從而克服了傳統固定式3D打印機的物理限制。確實，手持式生物打印機的使用已為眾多研究人員探索的軟骨和皮膚再生領域。今年早些時候，來自多倫多大學（UoT）和森尼布魯克健康科學中心的研究人員開發了一種手持設備，該設備能夠3D生物打印可以治愈傷口的皮膚。該設備的第一個原型最初于2018年發布。“目前大多數3D生物打印機體積大，工作速度低，價格昂貴且與臨床應用不兼容，”該項目的研究人員Axel Guenther博士評論道。
手持式生物3D打印機。圖片通過ACS出版物提供。
使腳手架成功粘合
研究人員創建了他們自己的手持式生物打印機，這是一種基于擠出的部分自動化設備，能夠連續擠出生物材料，并且包括一個集成光源，用于交聯擠出的生物墨水。該打印機易于操作，可用于創建厚度不同的高度定義的體系結構。此外，該研究還詳細介紹了手持式生物打印機與各種類型的生物墨水的兼容性，以及其在非平坦表面上進行打印的能力。
Tamayol評論說：“打印機堅固耐用，可以用纖維狀支架適當填充空腔，其中纖維類似于天然組織的結構。這是3D打印機的新產生，使臨床醫生可以直接在患者體內打印支架。最好的是，該系統不需要復雜的成像和打印系統。”
手持式生物打印機修復肌肉組織。圖片通過ACS出版物提供。
開發手持式3D生物打印機
VML被描述為骨骼肌的外傷性或手術性喪失，從而導致功能受損。由于VML中骨骼肌缺損的幾何形狀因個案而異，因此該研究的作者首先解釋說，重建手術是治療VML的不充分方法。相反，研究人員認為3D打印是一種潛在的策略，因為它可以制造與缺陷部位的幾何形狀相匹配的支架。但是，對缺損部位進行成像，處理渲染計算機模型以及進行3D打印合適的支架所需的時間和設施阻止了創傷后受傷的立即重建手術。此外，使用傳統的3D打印機正確植入基于水凝膠的支架是一項重大挑戰，而傳統的3D打印機在體外已產生了可喜的成果。
因此，為克服這些挑戰，研究人員建議使用明膠基水凝膠，將其3D生物打印直接打印到缺損區域，然后使用手持3D生物打印機原位交聯。研究人員發現，這些移動式3D打印機通常基于擠壓成型，可用于在受傷部位的目標非平坦表面上直接打印，從而克服了傳統固定式3D打印機的物理限制。確實，手持式生物打印機的使用已為眾多研究人員探索的軟骨和皮膚再生領域。今年早些時候，來自多倫多大學（UoT）和森尼布魯克健康科學中心的研究人員開發了一種手持設備，該設備能夠3D生物打印可以治愈傷口的皮膚。該設備的第一個原型最初于2018年發布。“目前大多數3D生物打印機體積大，工作速度低，價格昂貴且與臨床應用不兼容，”該項目的研究人員Axel Guenther博士評論道。
手持式生物3D打印機。圖片通過ACS出版物提供。
使腳手架成功粘合
研究人員創建了他們自己的手持式生物打印機，這是一種基于擠出的部分自動化設備，能夠連續擠出生物材料，并且包括一個集成光源，用于交聯擠出的生物墨水。該打印機易于操作，可用于創建厚度不同的高度定義的體系結構。此外，該研究還詳細介紹了手持式生物打印機與各種類型的生物墨水的兼容性，以及其在非平坦表面上進行打印的能力。
此外，據研究人員稱，它能夠立即印刷用于VML損傷的光可交聯水凝膠，例如明膠甲基丙烯酰基（GelMA）。 GelMA是一種膠原蛋白衍生的生物材料，可緊密模擬天然骨骼肌的細胞外基質（ECM）。重要的是，GelMA可以粘附于人體組織，因此可以用作生物粘附劑。這組作者說，現有的生物打印技術還沒有被用來成功地創建附著在實際受試者的缺損部位的基于水凝膠的支架。取而代之的是，僅在體外創建了模擬骨骼肌的3D生物打印支架。
這樣，通過使用GelMA基于水凝膠的生物墨水，研究人員克服了基于水凝膠的支架植入的局限性，因為該溶液已被證明可以有效地粘附于骨骼肌的缺損部位。測試過程中，研究人員將基于水凝膠的支架直接印在VML損傷小鼠的缺損部位，表現出對周圍組織的適當粘附力，并促進了肌肉細胞的生長。
目前，該手持式生物3D打印機在測試階段。
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