Mae Argraffu 3D yn Gwireddu Adfywiad Esgyrn Broken, A Fydd Yn Chwyldroi Meddygaeth Adfywiol

Yn ystod y degawdau diwethaf, mae gwyddoniaeth feddygol wedi gwneud cynnydd sylweddol, gan ddarparu atebion arloesol ar gyfer clefydau a oedd yn flaenorol yn anodd. Dangosodd astudiaeth gyhoeddedig y gall dull o ddefnyddio argraffu 3D i adfywio meinwe esgyrn chwyldroi meddygaeth adfywiol.

Mae meddygaeth adfywiol yn gangen o wyddoniaeth feddygol sy'n datblygu therapïau i ddisodli meinweoedd, organau a chelloedd sydd wedi'u difrodi gan afiechydon, diffygion neu anafiadau. Mae hwn yn faes gwyddoniaeth feddygol newydd sbon, y disgwylir iddo helpu cleifion â chlefydau ac anafiadau a oedd gynt yn anodd eu trin.

Mae deunyddiau bioactif nano-strwythuredig wedi denu sylw yn y maes hwn oherwydd eu galluoedd adfywiol. Maent yn efelychu nodweddion meinweoedd naturiol ac yn dynwared eu strwythur. Gellir prosesu a chymhwyso'r deunyddiau meddygol datblygedig hyn gan ddefnyddio argraffu 3D a thechnolegau eraill.

Adfywio meinwe esgyrn: cynnydd meddygol pwysig

Gall heneiddio arwain at broblemau iechyd cynyddol. Bydd afiechydon fel osteoporosis yn digwydd wrth i gleifion heneiddio, gan achosi poen i unigolion a chynyddu baich gofal meddygol. Mae triniaethau traddodiadol yn cynnwys impiadau esgyrn. Yn ogystal, ni all dulliau eraill ddynwared nodweddion a strwythur meinweoedd naturiol. Am y rheswm hwn, datblygwyd sawl maes ymchwil newydd gan gynnwys peirianneg meinwe esgyrn.

Mae maes peirianneg meinwe esgyrn yn cynnwys datblygu dyfeisiau biomimetig sy'n cefnogi tyfiant esgyrn ac yn cymell adfywio. Mae deunyddiau bioactif uwch yn cael eu hargraffu 3D yn sgaffaldiau swyddogaethol i'w defnyddio mewn technoleg peirianneg meinwe esgyrn.

Mae'r rhain yn rhyngweithio â meinweoedd targed ac yn cymell ymatebion therapiwtig. Mae'r deunydd cyfansawdd yn seiliedig ar golagen math 1 a hydroxyapatite (a ddefnyddir yn gyffredin mewn deintyddiaeth hefyd) oherwydd mai nhw yw prif gydrannau meinwe esgyrn.

Mae'r deunydd biomimetig cyfansawdd yn cynhyrchu ymateb osteopathig, sy'n cymell twf, amlhau, a gwahaniaethu hyd yn oed. Mae hyn yn arwain at aildyfiant meinwe esgyrn. Y dechnoleg argraffu 3D a ddefnyddir yn gyffredin mewn gweithgynhyrchu deunydd ym maes peirianneg meinwe esgyrn yw mowldio allwthio. Mae hyn oherwydd ei amlochredd a'i scalability. Fodd bynnag, mae yna sawl her allweddol o hyd wrth weithgynhyrchu deunyddiau bionig cadarn a gwydn ar gyfer cymwysiadau adfywio esgyrn.

Newidiadau mewn priodweddau gludedd (A) a viscoelastig GEN-Coll / nanoHA (B) a GEN-Coll / MBG_Sr4% (C) ar 10 ° C

Mae colagen buchol Math 1 yn ddeunydd addawol ar gyfer adfywio meinwe esgyrn sydd wedi'i ddifrodi neu sydd wedi'i heintio. Mae'r deunyddiau bioactif hyn yn cynnwys nanoronynnau swyddogaethol gyfoethog a gellir eu hargraffu'n 3D yn hawdd gan ddefnyddio baddon cynnal. Fodd bynnag, mae yna rai problemau gyda'u defnydd. Maent yn anodd eu tynnu'n llwyr ar ôl y broses argraffu, a bydd yr asiant traws-gysylltu a ddefnyddir i wella cyfanrwydd strwythurol y stent yn achosi colli eglurder geometrig a chwymp rhannol y strwythur printiedig.

Mae angen prosesau amgen i oresgyn cyfyngiadau'r biomaterials hyn.

Nawr, mae'r tîm ymchwil wedi cynnig dull i wneud deunyddiau bioactif cryfach a mwy addas yn seiliedig ar golagen buchol, a fydd yn helpu i chwyldroi technoleg adfywio meinwe esgyrn dynol.

Nod y broses a adroddir yn y papur yw gwella priodweddau ffurfio colagen buchol. Ychwanegir yr asiant croeslinio at y ffurfiad argraffu, ac yna cânt eu tynnu o'r baddon cynnal. Yr asiant traws-gysylltu o ddewis yw genipin, sy'n gwella sefydlogrwydd strwythur sgaffald printiedig colagen 3D trwy sbarduno traws-gysylltu yn y fan a'r lle.

Yr ateb a ddefnyddir ar gyfer y baddon cynnal yw asid alginig. Mae astudiaethau wedi canfod bod asid alginig yn cynnal strwythur printiedig 3D y deunydd colagen ac yn hawdd ei dynnu ar 37 o C, sy'n caniatáu prosesu strwythurau â strwythurau geometrig cydraniad uchel yn sefydlog. Datblygwyd y dull gan ddefnyddio protocol a sefydlwyd yn flaenorol.

Ar ôl deori am 3 awr a 24 awr ar 37 ° C, perfformiwch brawf sgan osgled (A, C) a ramp tymheredd (B, D) ar GEN-Col / nanoHA

Dewiswch diliau a geometreg grid i werthuso argraffadwyedd y deunydd. Perfformiwyd sawl arbrawf gyda gwahanol baramedrau i ddarparu lefel dda o reolaeth a darparu dealltwriaeth o'r canlyniadau. Mae dylanwad pob paramedr ar ffyddlondeb argraffu a datrysiad y strwythur sgaffald terfynol yn sail i'r newid.

Daeth yr astudiaeth i'r casgliad bod angen tiwnio'r paramedrau hyn i gyflawni'r canlyniadau a ddymunir oherwydd eu bod yn cydblethu.

Cadarnhaodd dadansoddiad gweledol y braced argraffu bod y broses argraffu wedi gwireddu atgenhedlu geometrig yn llwyddiannus. Cynhyrchir llinellau a thyllau clir. Ar ôl lyophilization, dadansoddwyd y morffoleg gan FE-SEM, a ddangosodd fod y nanopartynnau wedi'u dosbarthu'n llwyddiannus yn y matrics.

Mae'r canlyniadau hyn yn dangos bod defnyddio'r broses hon ar gyfer argraffu deunyddiau colagen yn 3D yn dangos canlyniadau da mewn adfywio meinwe esgyrn.