用钙工程钙的钙磷酸钙打印

在最近发表在《杂志》上的文章中生物打印研究人员对骨组织工程的可打印钙水泥的生物活性进行了体外分析。

学习：骨组织工程的可打印钙聚磷酸钙/藻类水泥的生物活性评估；体外研究。图片来源：Phonlamai Photo/Shutterstock.com

背景

由于衰老和创伤，骨骼是全球手术中第二常见的组织。随着3D骨基于基于骨骼的生物材料的发展，骨组织工程（BTE）可以降低自体移植和同种异体移植物中疾病传播和手欧洲杯足球竞彩术排斥的风险。为了修补裂缝，需要3D生物相容性的骨骼置换，在生物学上兼容，并模仿真正的真实骨组织的细胞外基质（ECM）。

许多类型的研究表明，具有陶瓷和聚合物成分的复合生物材料对于更换BTE是可取的。欧洲杯足球竞彩磷酸钙水泥（CPC）是一种潜在的生物材料，可提供许多好处。

最近，三维印刷（3DP）或添加剂制造（AM）技术在构建患者特定的脚手架方面已显示出希望。基于粘合剂喷射的3D绘图和3D打印是印刷3D磷酸钙水泥支架的最普遍的技术。为了使这种水泥，磷酸钙可以与结合聚合物溶液和粉末耦合，以提高机械强度，亲水性和精度。藻类成体（ALG）是一种生物相容性和亲水性藻酸盐衍生的有机成分，该成分广泛用于脚手架生产和牙齿成型应用中。

关于研究

在这项研究中，作者讨论了通过在制造的3D水泥中添加ALG，利用基于低温粘合剂喷射的3D打印来开发独特的可打印钙（CPP）粉末，而无需任何烧结。浸入模拟的体液（SBF）溶液，Freeman技术和MG63人类成骨细胞样细胞培养物中用于研究3D水泥的粉末流动性和生物学方面。在3D水泥表面，培养了适当的MG63成骨细胞样细胞附着。

该团队通过添加ALG粉末来提高CPP粉末的流动性和3D水泥样品的自我刻痕。评估了粉末的流动性，以确定ALG对流动性质量的影响。然后使用低温和粘合剂喷射的3D打印打印3D水泥样品，并具有CPP/CA的磷酸钙水泥组成（OH）₂/ALG作为粉末相和甘油/乙二醇二乙酸酯（GLY/EGD）作为粘合剂相。在下一阶段，将创建的3D水泥样品浸入了SBF溶液中，以在体外测试生物活性。此外，使用MG63人类成骨细胞样细胞的细胞存活和增殖来评估3D水泥生物相容性。

研究人员使用人类成骨细胞样MG63细胞系来测试3D水泥的生物相容性。使用37°C下的SBF溶液中的浸入样品评估3D水泥的生物活性潜力。使用扫描电子显微镜（SEM）检查了3D水泥的粉末形态和表面。间接细胞培养方法用于评估3D水泥的生物相容性。将3D水泥样品在120°C下灭菌20分钟。每个样品复制的平均标准偏差（SD）用于计算统计结果。

观察

与其他3D水泥提取物相比，孵育72小时后的3D水泥提取显示光密度（OD）值发生了很大变化。在565 cm处发现磷酸盐吸收带^-1作为三重弯曲振动ʋ₄po₄^3-大约1090厘米的双带^-1作为不对称的拉伸振动ʋ₃po₄^3-在磷灰石结构中。由于钙和碳酸盐离子在生理pH的情况下的相互作用，在29.4°的X射线衍射（XRD）模式中也发现了碳酸钙。

DMEM细胞培养基中3D水泥的pH值在72小时后因刷子崩溃而从7.8下降到6.9。根据Freeman Technology的说法，在CPP中添加10％ALG改善了粉末流动性。ALG的添加增加了CPP粉末的流动性。浸入SBF溶液中三周后，注意到生物活性和花椰菜样磷灰石发育的益处。3D水泥中的ALG可能会增加MG63细胞生长而不会引起毒性。

浸入21天后，在3D水泥表面上的花椰菜样磷酸磷灰石产生表明，含有ALG的3D水泥的高生物活性潜力。随着3D水泥提取中细胞培养时间的增加，表现出3D水泥生物相容性的细胞数量增加。

结论

总之，这项研究阐明了基于可打印粉末和液相的3D水泥样品的低温和粘合剂喷射的3D打印。该团队创建了一个低温可打印的CPP粉末和液体印刷系统。ALG粉末在改善PH10粉末相的可打印性方面起着至关重要的作用，从而成功进行了3D打印样品。

3D水泥的物理化学参数表明，在SBF溶液中浸入21天后，原始粉末相被完全转化为花椰菜样磷灰石。七天后，细胞生物相容性实验显示出比对照更大的OD值，表明正常细胞的生长。

此外，MG63细胞的形态揭示了3D水泥表面的自然附着，并以纺锤体的形式呈现。CPP/ALG 3D水泥的新可打印阶段表现出可接受的生物学和物理化学品质。

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资源

Dreano，A.，Favre，J.，Desrayaud，C。等。骨组织工程的可打印钙聚磷酸钙/藻类水泥的生物活性评估；体外研究。生物打印E00210（2022）。https://www.欧洲杯线上买球sciendirect.com/science/article/pii/s2405886622000203

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