骨再生支架：使用3D打印研究磷酸鈣結構
時間：2020-04-16 09:01 來源：中國3D打印網 作者：中國3D打印網 閱讀：次
中國3D打印網4月16日訊，在加泰羅尼亞理工大學生物醫學工程的最終學位項目中，安東尼奧·莫利納·埃雷羅（Antonio Molina Herrero）解決了生物打印中骨再生的挑戰性課題。通過研究3D打印和各種材料形態，這位學生研究員在最近出版的“ 3D打印獲得的磷酸鈣結構特征”中詳細介紹了他的發現。
在分析細絲的幾何形狀，結構中的孔隙度以及表面和凹面之類的屬性時，Herrero使用顯微斷層掃描技術與其他圖像，計算和測量結果進行了比較，最終使研究人員對噴嘴和印刷材料之間的偏差有了更多的了解，如何更好地使用磷酸鈣在組織工程中構建骨骼再生的支架。在合成骨移植物中，基于磷酸鈣（CaPs）的骨移植已被廣泛研究。但是，它們不能充分促進成骨作用。
相互連接的孔網絡可以使所有區域血管化，并在以后組織定植。已經進行了許多研究以尋找支架中的最佳孔徑[1]，但是結論尚不明確，有些研究與其他研究相矛盾。清楚的是，孔必須足夠大以允許血管化（50μm），但是如果孔大于特定大小（500μm），則支架將不再充當支架。”埃雷羅（Herrero）強調了他發現研究支架的關鍵：孔的形狀。解釋了許多方法已經用于CaP多孔結構，例如制粒，發泡，浸出和冷凍干燥，隨著直接墨水書寫（DIW）的出現，這種結構具有更大的成功潛力；然而，體內測試和進一步表征仍然面臨挑戰。
定制模塊化噴嘴設計的示意圖。紅色：噴嘴的頂部帶有頂部的“魯爾鎖”標準連接器。灰色：噴嘴的下部。不可擰入以適合自定義磁盤。綠松石色：具有多種中心孔設計的盤。
“可以通過先進的成像技術，例如微型計算機斷層掃描（Micro-CT）和掃描電子顯微鏡（SEM），研究這些3D結構的復雜且呈波紋狀的形狀。同時提取這些圖像的定量信息的圖像處理是有前途和挑戰性的。這些工具由于其即時性和可靠性而越來越多地被使用。有了它們，就可以研究三維結構的形態學特性，并為組織工程的新型支架形狀的設計和表征提供令人感興趣的形態學和結構信息。”準備并檢查樣品，并比較圖像和計算結果。
模式1圖像分割過程：A）原始原始圖像，B）用Ilastik分割的圖像和C）斐濟降噪后的圖像。 300μm比例尺
模式2在（A）之前和之后（B）應用VOI裁剪。
評估了四種技術：
.電腦
.圖像
.網格混合器
.手動練習
評價了五個樣品模式并從對照編號到1-5編號。
SEM噴嘴圖像；右：Micro-CT的腳手架矢狀視圖。
“在孔隙率結果中，支架之間沒有太大差異。這是因為腳手架是在預設條件下印刷的，因此它們將具有相同的孔隙率，并且能夠比較它們之間的樣品（250μm）。孔徑分布結果是一個很好的指示。圖中的峰代表規律性和良好的打印質量。” Herrero總結道。在比表面積中，系數最高的圖案為5，而對照組最低。由于控制部分是圓形，所以這些結果是連貫的，因此它具有最小的表面/面積系數和圖案5；盡管細小，但重復非常頻繁，導致所有細絲的總和比其他圖案具有更大的表面。此外，MeshMixer方法與其他方法相比有太多誤差，這可能是由于插件3D Viewer如何在進行網格劃分之前，從Micro-CT支架進行網格劃分過程，但是，需要進行更多試驗才能確保這一假設。”
孔隙率百分比。用不同字母表示的統計學上的顯著差異（p = 0.05）
在分析細絲的幾何形狀，結構中的孔隙度以及表面和凹面之類的屬性時，Herrero使用顯微斷層掃描技術與其他圖像，計算和測量結果進行了比較，最終使研究人員對噴嘴和印刷材料之間的偏差有了更多的了解，如何更好地使用磷酸鈣在組織工程中構建骨骼再生的支架。在合成骨移植物中，基于磷酸鈣（CaPs）的骨移植已被廣泛研究。但是，它們不能充分促進成骨作用。
相互連接的孔網絡可以使所有區域血管化，并在以后組織定植。已經進行了許多研究以尋找支架中的最佳孔徑[1]，但是結論尚不明確，有些研究與其他研究相矛盾。清楚的是，孔必須足夠大以允許血管化（50μm），但是如果孔大于特定大小（500μm），則支架將不再充當支架。”埃雷羅（Herrero）強調了他發現研究支架的關鍵：孔的形狀。解釋了許多方法已經用于CaP多孔結構，例如制粒，發泡，浸出和冷凍干燥，隨著直接墨水書寫（DIW）的出現，這種結構具有更大的成功潛力；然而，體內測試和進一步表征仍然面臨挑戰。
定制模塊化噴嘴設計的示意圖。紅色：噴嘴的頂部帶有頂部的“魯爾鎖”標準連接器。灰色：噴嘴的下部。不可擰入以適合自定義磁盤。綠松石色：具有多種中心孔設計的盤。
“可以通過先進的成像技術，例如微型計算機斷層掃描（Micro-CT）和掃描電子顯微鏡（SEM），研究這些3D結構的復雜且呈波紋狀的形狀。同時提取這些圖像的定量信息的圖像處理是有前途和挑戰性的。這些工具由于其即時性和可靠性而越來越多地被使用。有了它們，就可以研究三維結構的形態學特性，并為組織工程的新型支架形狀的設計和表征提供令人感興趣的形態學和結構信息。”準備并檢查樣品，并比較圖像和計算結果。
模式1圖像分割過程：A）原始原始圖像，B）用Ilastik分割的圖像和C）斐濟降噪后的圖像。 300μm比例尺
模式2在（A）之前和之后（B）應用VOI裁剪。
評估了四種技術：
.電腦
.圖像
.網格混合器
.手動練習
評價了五個樣品模式并從對照編號到1-5編號。
SEM噴嘴圖像；右：Micro-CT的腳手架矢狀視圖。
“在孔隙率結果中，支架之間沒有太大差異。這是因為腳手架是在預設條件下印刷的，因此它們將具有相同的孔隙率，并且能夠比較它們之間的樣品（250μm）。孔徑分布結果是一個很好的指示。圖中的峰代表規律性和良好的打印質量。” Herrero總結道。在比表面積中，系數最高的圖案為5，而對照組最低。由于控制部分是圓形，所以這些結果是連貫的，因此它具有最小的表面/面積系數和圖案5；盡管細小，但重復非常頻繁，導致所有細絲的總和比其他圖案具有更大的表面。此外，MeshMixer方法與其他方法相比有太多誤差，這可能是由于插件3D Viewer如何在進行網格劃分之前，從Micro-CT支架進行網格劃分過程，但是，需要進行更多試驗才能確保這一假設。”
孔隙率百分比。用不同字母表示的統計學上的顯著差異（p = 0.05）
孔徑分布。
中國3D打印網點評： 骨骼再生支架的研究正在進行中，并參與了一系列項目和實驗，這些研究和實驗使用了PLA，涂層納米纖維和具有抗菌特性的生物印染等材料。
(責任編輯：admin)
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