医疗和牙科

研究人员利用3D打印技术向再生牙科迈进了一步

一个跨学科的研究团队KU鲁汶大学已经向利用3D打印从牙根再生牙齿的技术迈进了一步。

由创伤和发育异常引起的牙齿状况往往会影响恒牙的发育,尤其是儿童,导致组织甚至整个牙齿脱落。为了解决这个问题,牙齿组织工程已经成为一种潜在的修复、再生、甚至通过制造生物工程“牙根”来替代牙齿的方法。

在他们最新的研究中,该团队调查了脱离动物和真菌来源的壳聚糖支架的3D印刷,这可能在未来的这种再生牙科应用中使用。

支架制造工艺。图片来自鲁汶大学。
支架制造工艺。图片来自鲁汶大学。

3D打印和再生医学

3D印刷在再生医学中的作用非常仍然在其新生阶段,尽管最近在这一领域有几个有前途的发展。

从人类组织生物打印技术的突破开始,来自布法罗大学的已经开发出一种快速的新型3D生物打印方法Slated将完全印刷的人体器官更接近现实,而研究人员则来自隆德大学已经开发出一种新的3D可打印生物链从海藻和肺组织中提取,可用于打印类似人体大小的气道结构,能够支持细胞和血管生长。

3D打印机OEM3D系统最近还宣布了一项突破打印到Perfusion生物打印平台,现在能够迅速生产全尺寸,血管化肺脚手架。因此,该公司正计划加快其再生医学活动。

最近,宾夕法尼亚州立大学研究人员推出了一种能够的3D生物印刷工艺同时打印硬组织和软组织在一次手术中修复皮肤和骨骼损伤。

尽管3D打印在牙科应用方面取得了很大的进步,比如定制的调整器,永久冠, 和牙科植入物在美国,用于牙科的再生医学发展受到的关注较少。然而,组织工程和再生医学最近被探索用于修复损伤和缺失的牙齿组织,如再生根管治疗。

这些程序旨在修复或替换部分的发炎或受损的牙髓-牙的中心由结缔组织和细胞的生活——为了恢复血管化,免疫反应,神经和牙质的性格,是指最大的结构组件提供支持的牙釉质。

SEM图像显示脚手架的微观结构。图片来自鲁汶大学。
扫描电镜图像显示支架的微观结构。图片来自鲁汶大学。

3D打印壳聚糖脚手架

研究人员称,壳聚糖由于其抗菌和免疫调节特性,以及其生物相容性、生物降解性和凝胶形成能力,已引起了人们对牙科组织工程应用的关注。壳聚糖部分来源于螃蟹、虾、真菌或昆虫等甲壳类动物的外骨骼。

本研究选择了两种类型的壳聚糖;动物壳聚糖和真菌壳聚糖来源于黑曲霉,一种常见的真菌引起黑霉。以明胶粉作为附加聚合物,以genipin和3-缩水甘油三酯丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)作为交联剂。

壳聚糖基支架是通过乳化冷冻干燥技术制备的,该技术涉及使用CAD软件设计合适尺寸的模具,然后使用polyjet 3D打印机打印。然后在模具中制备并分配聚合物溶液,然后立即放入干冰中进行定向冻结,以实现径向定向孔结构。

然后冷冻干燥24小时,脱模,得到最终的支架。虽然这一次打印的是基本的模具,但3D打印允许设计和生产病人和牙齿特定的模具,因此支架。

特别是真菌衍生的壳聚糖支架,其可取的特性,降低过敏反应的风险,低分子量和增强抗菌性能。

更广泛的是,研究支架在未成熟牙的无细胞再生根管学中的直接临床应用,以控制感染、诱导牙本质形成和根的形成。

研究人员还认为,他们的定制支架可以通过添加生物活性玻璃等无机成分来改进,以促进牙槽骨再生。牙槽骨是包含牙槽的厚骨脊,位于人的颌骨上。

接下来,该团队将专注于获得对支架反应的干细胞和免疫细胞行为的更深层次的理解,以优化其在牙槽组织工程中的应用。

有关该研究的更多信息,可以在标题的论文中找到“3D印刷辅助制造壳聚糖支架来自不同来源和牙科组织工程的交联剂,”在欧洲细胞和材料杂志中发表。该研究由M. Ezeldeen,J. Loos,Z,Mousavi Nejad,M.Cristaldi,D.Murgia,A. Braem和R. Jacobs进行共同撰写。

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特色图片显示支架制作过程。图片来自鲁汶大学。

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