中國(guó)粉體網(wǎng)訊 羥基磷灰石(HA)是一類典型的生物活性陶瓷，與人體骨骼和牙齒的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)相似，具有良好的生物活性、生物相容性和骨傳導(dǎo)性。但是在臨床應(yīng)用過(guò)程中，HA 也顯示了機(jī)械強(qiáng)度低、抗疲勞性差等缺點(diǎn)。
石墨烯（Graphene）是由單層碳原子組成的新型低維納米材料。然而其在水溶液中容易聚集，它的衍生物氧化石墨烯（Graphene oxide， GO）由于碳原子兩側(cè)存在羥基、環(huán)氧基以及羧基等含氧基團(tuán)，使得 GO 在水溶液中具有良好的分散性引起越來(lái)越多研究者的關(guān)注，近幾年來(lái)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用快速發(fā)展。
與傳統(tǒng)的材料制作技術(shù)不同，3D 打印技術(shù)可以在計(jì)算機(jī)輔助下制備出具有復(fù)雜可控微形貌的生物材料。比如材料的孔徑大小，孔隙率，連通率等都可以進(jìn)行預(yù)先設(shè)計(jì)。
HA、石墨烯、3D打印，這三者相遇會(huì)碰撞出怎樣的火花呢？
近日，山東大學(xué)第二醫(yī)院口腔科來(lái)慶國(guó)教授團(tuán)隊(duì)在Materials & Design雜志發(fā)表題為“Additive manufacturing of graphene oxide/hydroxyapatite bioceramic scaffolds with reinforced osteoinductivity based on digital light processing technology”的研究成果。該研究提出仿生材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理念來(lái)構(gòu)建滿足再生修復(fù)要求的骨組織工程支架，選擇與人體骨成分一致的羥基磷灰石（HA）做基質(zhì)材料，但由于HA基陶瓷支架脆硬性大，骨誘導(dǎo)性不足，對(duì)于復(fù)雜多孔形狀更是難以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制，因此憑借氧化石墨烯（GO）來(lái)提高HA基支架的成骨誘導(dǎo)性和力學(xué)性能，首次研制出適合3D打印的光敏GO/HA陶瓷漿料，應(yīng)用數(shù)字光成型技術(shù)（DLP）3D打印工藝成功構(gòu)建出具有優(yōu)異成骨活性、精準(zhǔn)多孔形狀的復(fù)合陶瓷骨修復(fù)支架。
3D打印GO/HA復(fù)合陶瓷支架流程圖
研究成果顯示，添加少量GO不僅可以較好保持預(yù)設(shè)孔的結(jié)構(gòu)保證支架的成型精度，還能顯著提高陶瓷的力學(xué)性能，含有0.4wt%GO的復(fù)合陶瓷的致密度，硬度和斷裂韌性分別為92.7%，5.72 GPa和1.55 MPa•m1/2，高致密性和優(yōu)異的機(jī)械性能為骨支架的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；此外，生物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所有陶瓷支架沒(méi)有任何生物毒性，相比純HA，GO/HA復(fù)合陶瓷支架明顯促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（rBMSCs）的粘附和增殖和更有效的骨礦化，具有顯著增強(qiáng)的骨誘導(dǎo)性。綜上，該研究成果為臨床承重部位的大塊骨缺損的再生修復(fù)治療提供了一種兼?zhèn)鋬?yōu)異力學(xué)強(qiáng)度和生物活性的組織工程支架，該材料體系配方具有重要轉(zhuǎn)化與應(yīng)用價(jià)值。
3D打印GO/HA復(fù)合生物陶瓷支架用于大塊骨缺損修復(fù)
信息來(lái)源：山大二院
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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