《3D列印仿生磷灰石支架的成骨轉化和再生研究》是依託華中科技大學，由馬軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：3D列印仿生磷灰石支架的成骨轉化和再生研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：馬軍
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
體外構建適用於移植的組織和器官一直是組織工程和再生醫學領域的研究難點和熱點。本項目擬將元素摻雜仿生磷灰石納米粒子用三維列印製成多孔複合支架，並採用連續灌注培養系統使其轉化為類骨組織材料。研究內容包括：（1）用膠原和檸檬酸作為雙模板，製備和表征摻雜Zn和Sr的磷灰石納米粒子；（2）用3D列印技術將仿生磷灰石納米粒子製成多孔複合支架；（3）用多層聚電解質（殼聚糖/透明質酸）修飾多孔支架，裝載BMP-2和VEGF 生長因子，實現控釋；（4）在連續培養系統中，用BMSC細胞促使支架材料進行類骨轉化，評價材料降解與再礦化程度；（5）用兔的顱骨極限缺損模型評價轉化的3D列印仿生材料的骨再生效果。本項目創新點在於：綜合運用3D列印和仿生自組裝，將仿生摻雜磷灰石支架通過細胞調控的再礦化過程轉化成類骨組織，為新型大塊骨植入材料的研究提供了新思路。
結題摘要
高活性人工骨植入支架材料一直是骨組織工程研究的熱點。本項目主要研究了以元素摻雜仿生磷灰石納米材料為列印墨水，使用3D生物列印技術製備多孔骨修復支架，通過兔顱骨極限尺寸模型評價了其骨組織再生修復的能力。結果如下：（1）以膠原和檸檬酸作為調控礦化的模板組合，摻雜Zn或Sr元素、通過仿生礦化法製備了Zn或Sr摻雜的納米磷灰石材料。選擇Sr摻雜磷灰石材料製備3D列印漿料，發現其更易製成均勻的列印材料。3D列印多孔支架細胞相容性好，摻雜Sr元素後有利於細胞黏附。在兔顱骨極限尺寸（15mm直徑）缺損修復模型中可以有效提升骨再生效果；（2）改進3D生物列印漿料的配方，引入殼聚糖等聚電解質調節列印漿料的粘度，將列印的3D多孔支架中磷灰石無機物含量提高，抗壓強度提升至與自體骨金標準相當；（3）在3D列印支架上使用聚電解質層層自組裝塗層改性，不僅提升了3D列印支架的力學性能，降低了支架的溶脹，還可作為載體緩釋生長因子BMP-2和VEGF。動物實驗結果表明載BMP-2和VEGF因子的3D列印複合支架顯著可提高骨組織再生速度，並促進血管再生；（4）使用GelMA作為列印原料替代明膠，通過同步光交聯技術提升列印過程的穩定性，列印體出絲更加精細，列印體高度提升至55層，有利於後期列印大塊骨植入材料的實施。項目發表SCI論文7篇，申請中國發明專利1項，相關研究成果為研製新型大塊骨組織工程支架材料打下了堅實的基礎。
