鲁汶大学的一组跨学科研究人员使用3D打印从根部长出牙齿。


由外伤和发育异常引起的牙齿状况通常会影响发育中的恒牙,特别是在儿童中,会导致组织脱落,甚至整颗牙齿脱落。为了解决这个问题,通过组织生物工程化的“牙根”,牙科组织工程学已成为一种修复、再生甚至替代牙齿的手段。


在他们的最新研究中,研究小组研究了来自动物和真菌来源的壳聚糖支架的3D打印,这些支架将来可能在这种再生牙科应用中使用。


3D打印的壳聚糖支架 让再生牙齿从根部“长出来”


3D打印与再生医学


3D打印在再生医学中的作用仍处于起步阶段。


布法罗大学的科学家从人体组织生物打印方面的突破开始,开发出了一种快速的新型3D生物打印方法,旨在使已完全打印的人体器官更接近现实,而隆德大学的研究人员则开发了一种新的从海藻中提取的3D可打印生物墨水。可用于打印类似于人类气道的结构的组织,能够支持细胞和血管的生长。


3D打印机OEM 3D Systems最近还宣布了其“从打印到灌注”生物打印平台的突破,该平台现在能够快速生产全尺寸,带血管的肺支架。因此,该公司正计划加大其再生医学活动的开展。


最近,宾夕法尼亚州立大学的研究人员推出了一种3D生物打印工艺,该工艺能够同时打印硬组织和软组织,从而在一个步骤中修复皮肤和骨骼的损伤。


尽管在3D打印方面为牙科应用(例如定制的对准器,永久性牙冠和牙科植入物)迈出了巨大的步伐,但针对牙科应用的再生医学开发却很少受到关注。然而,最近已经探索了组织工程学和再生医学,以替换有损伤和缺失的牙齿组织,并获得了令人鼓舞的结果,例如再生牙髓治疗程序。


这些程序旨在修复或替换发炎或受损的牙髓(由活结缔组织和细胞组成的牙齿中央部分),以恢复血管生成,免疫反应,神经供应和牙本质处置。为牙釉质提供支撑的牙齿的最大结构部件。


3D打印的壳聚糖支架 让再生牙齿从根部“长出来”


3D打印壳聚糖支架


研究人员认为,壳聚糖除了具有生物相容性,生物降解性和凝胶形成能力外,还具有抗菌和免疫调节特性,因此在牙科组织工程应用中引起了人们的关注。壳聚糖部分衍生自甲壳类动物的外骨骼,例如螃蟹和虾,真菌或昆虫。


为该特定研究选择了两种类型的壳聚糖。动物来源的壳聚糖和源自黑曲霉的真菌壳聚糖,黑曲霉是引起黑霉病的常见真菌。明胶粉被用作附加聚合物,而Genipin和3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)被用作交联剂。


壳聚糖基支架是通过乳液冷冻干燥技术制备的,该技术涉及使用CAD软件设计合适尺寸的模具,然后使用polyjet 3D打印机进行印刷。然后制备聚合物溶液并将其分配在模具中,然后立即将其放置在干冰中进行定向冷冻以获得径向取向的孔结构。


然后将模具冷冻干燥24小时并脱模以获得最终的支架。这次是在打印基本模具的同时,3D打印允许设计和生产患者和牙齿专用的模具,因此也可以设计和生产脚手架。


特别是对真菌衍生的壳聚糖支架进行了研究,以其降低过敏反应风险,低分子量和增强抗菌性能的理想特性。


更普遍地,研究了支架在不成熟牙齿的无细胞再生牙髓中的直接临床应用以控制感染,诱导牙本质形成和牙根形成的直接临床应用。


研究人员还认为,可以通过添加无机成分(如生物活性玻璃)来促进牙槽骨再生,从而对定制的脚手架进行修改。牙槽骨是位于人的颌骨上的包含牙槽的厚骨。


展望未来,该团队将致力于深入了解干细胞和免疫细胞对支架的反应,以优化其在牙槽组织工程中的应用。


有关该研究的更多信息,请参见发表在《欧洲细胞与材料》杂志上的论文“ 3D打印辅助制备来自不同来源和用于牙科组织工程的交联剂的壳聚糖支架 ”。该研究由M. EzEldeen,J。Loos,Z,Mousavi Nejad,M.Cristaldi,D.Murgia,A.Braem和R.Jacobs合著。


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