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3D生物打印碳納米管可促進骨生長

怎么樣才能3D打印骨骼?幾年前，如果您向人們問出這個問題的話，他們可能會很奇怪的看著您。而今天我們已經知道了：3D打印骨骼需要將可吸收的材料和一種無機生物活性相材料結合起來。

在西班牙馬德里康普頓斯大學，由Maria Valle相比金屬產品老套的、標準化的設計t-Reg教授的一個研究團隊近證實，如果將碳納米管加入上述混合物中，從而在骨組織里形成一個3D電路絡的話，其實可以刺激骨細胞的再生。為了證明這一點，他們與阿威羅大學合作，使用一臺Envision TEC公司的3DBioplotter生物支架3D打印機進行了試驗，并將結果發表在了《Journal of Biomedical Materials Research》雜志上。

在這次試驗中，研究人員并結合中國本地的市場需求使用的聚合物是相當容易3D打印的材料，并且經FDA批準開用于植入物的：聚己內酯，而相應的陶瓷相材料則是羥磷灰石，一種常見的鈣類礦物。

如今，磷酸鈣、玻璃和聚合物被廣泛應用于組織工程中的骨再生和生物相容性功能材料，因為它們與天然的骨組織非常相似。該項目的首席研究員MercedesVila說，這些類型的材料就經過了不同成型方法的設計以獲得所需形狀和大小的植入件和支架。

而將碳納米管加入到可生物打印的材料混合物可以在生物“除部份大型裝備可以回收支架中創造一個立體導電絡，當將這種支架植入受損的骨部位時，可以起到刺激的作用。這樣做的原因，Mercedes解釋說，是現代技術可以將堅固性的材料與智能系統結合起來可以對外界刺激做出反應，從而加速骨整合過程。CNT是用單原子厚的石墨烯片卷起來所形成的非常長的細絲，其直徑僅幾納米。

Mercedes指出：某些類型的細胞行為，如粘附和分化，會受到電刺激的影響。因此，在材料表面上創造一個正的或負的電荷，或者一個直接電刺激可以促進將帶電離子從環境中吸引到細胞上。這會改變他們的蛋白質吸附，并對細胞的代謝活動產生后續影響。因此，在植入生物材料之后使用電刺激可以有利于細胞粘附和分化，終加速了骨整合的過程。

這基本上意味著，如果將導電碳納米管加入3D打印的骨植入物中，可以刺激骨細胞的再生長。當然，現在僅僅是在體外和細胞水平上得到了證明，但前進的道路是明確的。而且，將碳納米管用于生物打印不會產生任何其它的問題，，因為它們是如此之薄，可以非常自如地通過任何氣動注射器。實際上，這一技術大難題往往出現在如何找到CPL與羥基磷灰石混合物的合適粘度。

尋找的合適粘度，使其既能夠通過注射器，同時又能保持足夠的牢固性，以在室溫狀態下獲得3D打印的支架，是相當復雜的。Mercedes承認，而且，一旦PCL和羥基磷灰石混合在一起，再加入CNT并使它們適當的分散需要長時間的攪拌。