科学家们今天在《转化医学杂志》(Science Translational Medicine) 上报道，3D 打印的植入物能够在大鼠身上促使新骨生长。这种被称为超弹性“骨骼”的新型生物工程材料，成本低廉、用途广泛，易于打印和使用，有望用于人类骨骼修复或再生。
这些移植物由羟基磷灰石（骨骼和牙齿中的矿物质）和一种可生物降解的聚合物制成，曾帮助修复了大鼠和猴子的骨损伤。西北大学的合著者 Ramille Shah 在周二的新闻发布会上表示：“尽管它在很大程度上是陶瓷，通常非常易碎，但它具有非常独特……使其高度弹性的特性。”“当我们挤压或变形它时，它会立即恢复到原来的形状。”
当 Shah 和她的同事将取自骨髓的人类干细胞放置在超弹性“骨骼”样品上时，仅仅是它的存在就足以促使它们成熟为骨细胞（这类干细胞还可以生成脂肪或软骨）。西北大学的团队成员 Adam Jakus 在新闻发布会上说，这种“骨骼”支架为细胞提供了来源，让它们能够创造自己的天然材料。
为了测试移植物的植入安全性，该团队将超弹性“骨骼”植入小鼠皮下。这种生物材料具有多孔性，这使得啮齿动物的血管能够迅速渗透到移植物中，并将其整合到体内，而不会引起免疫系统的反应。
当植入大鼠脊柱时，3D 打印的移植物有助于生成骨骼，从而帮助融合和修复动物的椎骨。其效果与来自另一只大鼠的治疗组织（常用于骨移植）相当。它还具有吸附性，这意味着它可以掺入抗生素或促进骨骼生长的蛋白质。
最后，该团队使用超弹性“骨骼”替换了恒河猴头骨中一块虚弱、不健康的区域。外科医生不确定损伤的程度，因此研究人员打印了一个大的移植物，供他们在手术室中进行修剪。这意味着，在人类身上，植入物也可以在最后一刻轻松进行调整。四周后，猴子的头骨已经愈合，并被血管填满了移植物。
目前用于骨修复的其他材料往往易碎且难以操作。“相比之下，超弹性‘骨骼’可以轻松切割、卷曲、折叠并缝合到组织上，”Shah 说。“而且由于它具有弹性，可以进行按压，填入缺损，并膨胀以机械方式固定在空间中，而无需胶水或缝合。”这种生物材料也很坚固；当该团队打印出一节人类股骨时，它可以承受高达 150 磅的载荷而不会弯曲。
目前尚不清楚为何这些材料以这种方式打印时如此有效。一种可能性是，移植物模仿了天然骨骼，但并非完美。“细胞可能实际上将其视为一种不完整的骨骼，”Jakus 说。“所以它会进一步刺激它们进行重塑，并将其转化为天然骨骼。”
他及其同事设想，他们的新型墨水可用于重建外科和整形外科。这种材料还可以避免儿童日后因移植不合适的移植物而需要进行手术。“它的设计目的是降解并重塑为天然骨骼，因此它可以与患者一起生长，”Shah 说。
这些墨水可以储存起来，然后在室温下快速打印支架。“我认为，如果在医院环境中拥有这些打印机，为他们提供超弹性‘骨骼’墨水，他们就能在当天——24 小时内——制作出患者特异性的植入物，这将是理想的，”Shah 说。她和她的团队希望在五年内开始临床试验。
