科研进展

深圳先进院3D打印生物材料研究取得新进展

  

  近日,中国科学院深圳先进技术研究院在3D打印生物材料领域取得新进展。生物医学与健康工程研究所转化医学研究与发展中心秦岭教授团队赖毓霄、王新峦副研究员课题组设计,并采用先进的低温3D打印技术制备了一种具有显著促成骨效果的骨修复材料,实现了难治愈性骨缺损的骨修复治疗。此项研究成果以题为“Porous composite scaffold incorporating osteogenic phytomolecule Icariin for promoting skeletal regeneration in challenging osteonecrotic bone in rabbits”(含成骨性植物雌激素icariin的多孔复合支架用于促进难治愈性骨缺损部位的骨重建研究)发表在生物材料领域权威刊物Biomaterials (《生物材料》DOI: 10.1016/j.biomaterials.2017.10.025,影响因子8.4)上。

  随着临床激素使用日趋频繁,激素性骨坏死的发病率已成为非创伤性骨坏死的首位,后期可导致关节塌陷最终需要进行全关节置换,致残率极高。髓芯减压术是目前临床上较为有效的早期激素骨坏死干预与治疗的方法。但激素导致新骨难再成,同时全身免疫力低下,使得髓芯减压后遗留骨隧道是难治愈性的骨缺损之一,严重影响激素性骨坏死的治疗效果。通过促成骨活性以及优异力学性能兼备的骨修复材料对骨隧道的填充并促进骨隧道的骨再生,并随着材料本身的降解影响周围的成骨成血管环境,是早期治愈激素性骨坏死,避免后期关节置换的较理想手段。

  目前,自体骨或异体骨移植物一直是临床使用骨修复材料的金标准,但存在供体不足,免疫排斥,并且不能改善移植物周围的骨修复等缺点。过去十几年的临床前期和临床研究中已经证实淫羊藿具有预防骨质疏松及激素性骨坏死的功能。淫羊藿苷(Icariin)是淫羊藿的主要活性成分之一,具有促进骨髓基质干细胞的成骨分化而抑制其成脂功能进而预防激素性骨坏死的功效。

  研究团队采用低温3D打印技术开发了用于修复骨缺损或骨折的多孔支架材料,将具有促成骨活性的天然植物活性小分子Icariin(淫羊藿苷)均匀复合入PLGA/TCP (聚乳酸聚乙醇酸共聚物/磷酸三钙)多孔支架中,通过3D打印赋予此支架最理想的促成骨仿生结构(孔径300-500微米),孔隙之间具有很高的连通率。组员将Icariin编织进入这种混合材料,利用Icariin 的骨形成促进作用和生物材料的骨传导特性来提高激素性骨坏死早期髓内减压效果。同时,该多孔支架具有良好的生物相容性和骨传导能力,复合的植物活性小分子可以在植入部位稳定释放活性成分,原位促进植入部位的新骨再生,具有成骨移植物修复大段骨缺损的临床应用价值。研究工作得到了国家863计划、国家国际合作专项、国家自然科学基金等项目的资助。

  论文链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014296121730666X?via%3Dihub   

含成骨性植物雌激素icariin的多孔复合支架用于促进难治愈性骨缺损部位的骨重建研究路线图