萊斯和貝勒醫學院的醫學博士/博士生Gerry Koons準備了一台用於測試的3D印刷生物反應器。 （圖片來源：Jeff Fitlow / Rice）

一種新技術通過將3D印刷的生物反應器 - 基本上是模具 - 連接到肋骨上來生長活骨以修復顱面損傷。

來自肋骨的干細胞和血管滲入模具中的支架材料，並用定制適合患者的天然骨替換它。

生物工程師Antonios Mikos是組織工程領域的先驅，他和他的同事結合了他們在長達十年的計劃中開發的技術。 目標是通過利用身體的自然治愈能力來推進顱面重建。

研究人員開發了一種技術，用於生長定制的骨植入物，以修復患者自身肋骨的顎骨損傷。 （圖片來源：Mikos Research Group）

正在開發該技術以取代使用來自患者的不同區域（例如小腿，髖部和肩部）的骨移植組織的當前重建技術。

骨替代品

“這項工作的一項重大創新是利用3D印刷的生物反應器在身體的另一部分形成骨骼，同時我們引導缺陷接受新生成的組織，”米克斯生物工程和化學與生物分子工程教授Mikos說。大學和國家工程院和國家醫學院的成員。

“早期的研究建立了一種技術，用於在植入胸腔的真實骨骼中創建有或沒有血液供應的骨移植物，”共同作者Mark Wong說，他是該校口腔頜面外科的教授，主席和項目主任。德克薩斯大學休斯頓健康科學中心牙科學院。

“這項研究表明，我們可以用人造骨替代材料製造可行的骨移植物。 這種方法的顯著優點是你不需要收集患者自己的骨來製造骨移植物，但可以使用其他非自體來源，“他說。

針織和覆蓋

為了證明他們的概念，研究人員在綿羊的下頜骨上做了一個矩形缺陷。 他們為3D印刷創建了一個模板，並印製了一個植入式模具和一個墊片，兩者都由PMMA製成，也稱為骨水泥。 間隔物的目標是促進癒合並防止瘢痕組織填充缺損部位。

他們從動物模型的肋骨中移除了足夠的骨骼以暴露骨膜，骨膜用作幹細胞和脈管系統的來源，以在模具內種植支架材料。 測試組包括壓碎的肋骨或合成磷酸鈣材料以製備生物相容性支架。

將肋條側面打開以形成緊密界面的模具在移除之前保持原位九週並轉移到缺陷部位，更換間隔物。 在動物模型中，針對舊組織和軟組織的新骨骼在周圍生長並覆蓋該部位。

為什麼排骨？

“我們選擇使用肋骨，因為它們很容易被接觸，並且有豐富的干細胞和血管來源，它們會滲入支架並長成與患者相匹配的新骨組織，”Mikos說。 “不需要外源性生長因子或細胞，這會使監管審批程序複雜化並轉化為臨床應用。”

肋骨提供了另一個優勢。 “我們可以同時在多個肋骨上生長新骨，”共同作者Gerry Koons說，他是Rice和貝勒醫學院的醫學博士/博士生，目前在Mikos實驗室工作。

Mikos說，使用PMMA作為模具和墊片是一個簡單的決定，因為它已被規範為生物應用的醫療設備數十年。 在第二次世界大戰中，當戰鬥機使用PMMA擋風玻璃時，醫生注意到受傷飛行員中嵌入的碎片不會引起炎症，因此認為它是良性的。 雖然該研究的最初目標是改善戰場傷害的治療，但大局還包括平民手術。

結果出現在 訴訟中的國家科學院院士.

關於作者

其他共同作者來自賴斯; 德克薩斯大學休斯頓健康科學中心; 貝勒醫學院; Synthasome，Inc.，San Diego; 和荷蘭Radboud大學醫學中心。

武裝部隊再生醫學研究所資助了這項研究。 該研究的其他支持來自國立衛生研究院，Osteo科學基金會，Barrow學者計劃以及Robert和Janice McNair基金會。

資源： 萊斯大學

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