三大院校联合:3D打印高强度抗肿瘤生物陶瓷支架-金属3D打印工厂

三大院校联合:3D打印高强度抗肿瘤生物陶瓷支架-金属3D打印工厂插图

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骨肉瘤是一种常见的恶性肿瘤,主要发生在儿童和青少年,目前骨肉瘤的治疗多为切除肿瘤部位,但该手术通常会造成超出组织自愈能力的骨缺损。近年来,不少医学院生物团队通过3D打印技术来进行骨修复的治疗,生物3D打印也是当前的研究热门。

羟基磷灰石已被证明具有良好的细胞亲和力,促进成骨细胞黏附和增殖。近年来,不断有研究表明纳米羟基磷灰石(nano hydroxyapatite, n-HA)具有抗肿瘤作用。n-HA能够抑制肿瘤生长,防止肿瘤细胞迁移。这些都揭示了n-HA作为骨再生材料和抗肿瘤材料的独特价值。

近期,杭州电子科技大学、南京医科大学及浙江大学合作研发了一种掺镁硅灰石/纳米羟基磷灰石生物陶瓷多孔支架,该支架利用物理吸附机制在掺镁硅酸钙生物活性陶瓷支架表面修饰了n-HA涂层,使原有的掺镁硅酸钙支架具有长时间保持高力学性能的同时,具有显著的抗肿瘤效果。本研究设计的陶瓷支架具有高的力学强度,可调控的降解性能,良好的生物活性,能够有效促进肿瘤细胞(MG63)凋亡以及抑制肿瘤细胞迁移

三大院校联合:3D打印高强度抗肿瘤生物陶瓷支架

三大院校联合:3D打印高强度抗肿瘤生物陶瓷支架

支架制造方法简图

为检验该支架一系列性能,该团队做了相应的实验,结果显示该支架除了有极强的抗压强度外,伴随着厚度增加,支架的弹性也有所增强。利用扫描电镜观察人骨肉瘤MG63细胞在3种支架上培养3天的形态和附着情况,结果表明n-HA层可以抑制人骨MG63肿瘤细胞的生长。

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MG63在3种支架中培养3天的SEM图像

为了探究支架对肿瘤细胞生长增殖的影响,作者做了细胞凋亡实验、细胞活死染色、细胞形态染色、细胞克隆实验以及CCK-8实验,实验结果都表现出表面n-HA厚度越厚,肿瘤细胞的凋亡情况越显著。培养7天后,CSi-Mg/n-HA3支架诱导体外人骨肉瘤细胞(MG-63)约50%的细胞死亡。

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支架在体外能抑制肿瘤细胞的增殖

此外,通过实验发现具有表面吸附n-HA的支架能够有效抑制肿瘤细胞的迁移;具有表面吸附n-HA的支架能够有效抑制肿瘤细胞的迁移。

该支架以孔道结构完全贯通的多孔掺镁硅灰石支架为基底,纳米羟基磷灰石为表面。该支架具有良好的力学维持效果,较好的抗肿瘤效果以及成骨性能,可为骨肉瘤切除术后组织损伤修复提供新的治疗方法。

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相关研究发表在Materials & Design

链接:https://doi.org/10.1016/j.matdes.2022.111464

(中国粉体网编辑整理/空青)

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