印度研究人員生物3D打印承重骨骼

生物3D打印技術在全球競爭激烈。來自印度理工學院(IIT)德里和印度理工學院坎普爾的印度研究人員團隊最近取得了突破性進展，涉及3D打印軟骨，然后通過添加甲狀腺激素生成為骨骼。這一發(fā)現(xiàn)必將加速生物打印技術和技術的發(fā)展。

骨骼有兩種形成方式。對于像頭骨這樣的非承重骨骼，間充質(zhì)干細胞直接分化為骨細胞。對于諸如股骨的承重骨，干細胞首先分化成軟骨模板，然后隨著時間的推移經(jīng)歷更多分化成骨細胞。到目前為止，使用支架創(chuàng)建承重骨的嘗試將干細胞直接分化為骨細胞，跳過了我們體內(nèi)天然存在的軟骨相。 “這種骨骼結構的功效尚未在軸承載荷中得到證實。在體外和體內(nèi)開發(fā)的骨構建體之間存在非常差的相關性。此外，這些組織工程骨的基因表達模式與人類成人骨骼大不相同，“IIT德里紡織技術部的Sourabh Ghosh教授評論道。

研究小組決定通過3D生物打印軟骨支架模仿軟骨步驟，然后用甲狀腺激素(三碘甲狀腺原氨酸或T3)治療軟骨支架，激發(fā)軟骨分化為骨樣細胞。他們的3D打印骨顯示出與天然存在的骨中發(fā)現(xiàn)的基因和蛋白表達相似的基因和蛋白，并且成骨分化的必需細胞信號傳導途徑也被上調(diào)。 “當我們采用不同的策略來開發(fā)骨骼時，體內(nèi)肢體骨骼發(fā)育的相似性更高，”Ghosh教授說。

軟骨支架為將成為骨的細胞外基質(zhì)的物質(zhì)提供了合適的底物。來自IIT坎普爾生物科學和生物工程系的Amitabha Bandyopadhyay教授解釋說，“骨骼的承重能力主要取決于細胞外基質(zhì)的質(zhì)量。在負荷骨骼中，細胞外基質(zhì)占95%，而骨細胞僅占5%。因此，如果您正在嘗試制造承重骨骼構造，那么最好有更多的細胞外基質(zhì)。與直接由干細胞形成的骨相比，通過中間軟骨過程形成的骨構建體的細胞外基質(zhì)高出10倍。


干細胞 、軟骨需要大約三周時間生成，軟骨到骨的步驟還需要兩周。雖然該研究沒有研究3D打印骨骼的機械特性，但Ghosh教授表示，他們的初步測試顯示它比直接從干細胞分化的骨骼更強。

來源：中國3D打印網(wǎng)