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【中國(guó)智能制造網(wǎng) 技術(shù)前沿】生物3D打印技術(shù)在競(jìng)爭(zhēng)激烈。來自印度理工學(xué)院(IIT)德里和印度理工學(xué)院坎普爾的印度研究人員團(tuán)隊(duì)近取得了突破性進(jìn)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(shù)和技術(shù)的發(fā)展。
骨骼有兩種形成方式。對(duì)于像頭骨這樣的非承重骨骼，間充質(zhì)干細(xì)胞直接分化為骨細(xì)胞。對(duì)于諸如股骨的承重骨，干細(xì)胞首先分化成軟骨模板，然后隨著時(shí)間的推移經(jīng)歷更多分化成骨細(xì)胞。到目前為止，使用支架創(chuàng)建承重骨的嘗試將干細(xì)胞直接分化為骨細(xì)胞，跳過了我們體內(nèi)天然存在的軟骨相。 “這種骨骼結(jié)構(gòu)的功效尚未在軸承載荷中得到證實(shí)。在體外和體內(nèi)開發(fā)的骨構(gòu)建體之間存在非常差的相關(guān)性。此外，這些組織工程骨的基因表達(dá)模式與人類成人骨骼大不相同，“IIT德里紡織技術(shù)部的Sourabh Ghosh教授評(píng)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(xì)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(dá)相似的基因和蛋白，并且成骨分化的必需細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)途徑也被上調(diào)。 “當(dāng)我們采用不同的策略來開發(fā)骨骼時(shí)，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(xì)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(xué)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(xì)胞外基質(zhì)的質(zhì)量。在負(fù)荷骨骼中，細(xì)胞外基質(zhì)占95%，而骨細(xì)胞僅占5%。因此，如果您正在嘗試制造承重骨骼構(gòu)造，那么好有更多的細(xì)胞外基質(zhì)。與直接由干細(xì)胞形成的骨相比，通過中間軟骨過程形成的骨構(gòu)建體的細(xì)胞外基質(zhì)高出10倍。
干細(xì)胞 、軟骨需要大約三周時(shí)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(jī)械特性，但Ghosh教授表示，他們的初步測(cè)試顯示它比直接從干細(xì)胞分化的骨骼更強(qiáng)。
(原標(biāo)題：印度研究人員生物3D打印承重骨骼)
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