意大利UNIVER支架三維打印技術(shù)構(gòu)建
目前，臨床上用于修復(fù)骨缺損的方法主要有：自體骨移植、異體骨移植、人工骨移植等。但是目前這些常用的方法，都有其明顯的缺點(diǎn)[2]。組織工程技術(shù)的出現(xiàn)為骨組織損傷的修復(fù)帶來了希望。

意大利UNIVER支架三維打印技術(shù)構(gòu)建
組織工程實(shí)質(zhì)上是醫(yī)學(xué)與仿生學(xué)思想的結(jié)合，其主要是通過在體外模擬體內(nèi)的微環(huán)境來控制缺損區(qū)組織器官的形成。組織工程三要素為UNIVER支架、種子細(xì)胞和生長信息，而UNIVER支架作為種子細(xì)胞粘附及攜帶生長信息的基本框架，使得對(duì)UNIVER支架材料的改進(jìn)和研發(fā)成為研究的重點(diǎn)。在骨組織工程中，理想的UNIVER支架材料應(yīng)具備以下性能：1、良好的生物相容性；2、生物力學(xué)性能優(yōu)良，且易加工成形；3、降解速率應(yīng)與新生骨的形成速度相匹配；4、良好的骨誘導(dǎo)性和骨傳導(dǎo)性；5、價(jià)格適中，來源充足[4]。雙相磷酸鈣陶瓷（BCP）是一種由羥基磷灰石（HA）和β—磷酸三鈣（β—TCP）構(gòu)成的生物活性材料，因其化學(xué)組成與骨組織的無機(jī)成分相似，且具有優(yōu)良的生物學(xué)相容性、骨誘導(dǎo)性、骨傳導(dǎo)性及降解速率可調(diào)控等特點(diǎn)，故在骨組織工程UNIVER支架、藥物緩釋載體、種植體表面涂層等研究中得到廣泛應(yīng)用[5]。傳統(tǒng)的UNIVER支架制備方法有相分離法、粒子瀝濾法、氣體發(fā)泡法[6-7]等。然而，傳統(tǒng)的制備方法不能準(zhǔn)確的控制UNIVER支架孔隙的大小、形態(tài)、整體的孔隙率和孔隙之間良好的連通。而三維打印技術(shù)是通過逐層沉積直到整個(gè)結(jié)構(gòu)打印完成來精確地控制孔隙結(jié)構(gòu)[8]。通過查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，近年來國內(nèi)應(yīng)用三維打印技術(shù)構(gòu)建骨組織工程UNIVER支架的研究較少，為此我們利用該技術(shù)制備BCPUNIVER支架，并研究其表觀形貌及生物學(xué)相容性，探討其在骨組織工程中的應(yīng)用潛力。方法1.利用三維打印技術(shù)構(gòu)建BCPUNIVER支架（HA/β—TCP質(zhì)量比為3/7），并利用模具制備BCP壓片材料。2.利用原子力顯微鏡、掃描電子顯微鏡觀察BCPUNIVER支架表征。3.用重量法來測定BCPUNIVER支架的孔隙率。4.用萬能試驗(yàn)機(jī)測試UNIVER支架的機(jī)械性能。5.用CCK-8法測定BCPUNIVER支架浸提液的毒性，實(shí)驗(yàn)分為三組，分別為實(shí)驗(yàn)組（BCPUNIVER支架浸提液）、陽性對(duì)照組（0.1%苯酚溶液）及陰性對(duì)照組（單純培養(yǎng)基），體外培養(yǎng)1d、3d、5d后分別檢測三組的細(xì)胞增殖情況，通過計(jì)算相對(duì)增殖率得到其對(duì)應(yīng)的細(xì)胞毒性等級(jí)。6.用CCK-8法來檢測細(xì)胞增殖。實(shí)驗(yàn)分為實(shí)驗(yàn)組（BCPUNIVER支架）、陽性對(duì)照組（BCP壓片）及陰性對(duì)照組（無材料），體外培養(yǎng)1d、3d、5d、7d后分別檢測三組的細(xì)胞增殖情況。7.利用掃描電子顯微鏡觀察細(xì)胞在BCPUNIVER支架及壓片上的粘附情況。8.各實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均用均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行分析，各組之間的比較采用單因素方差分析，P0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P0.05用*表示）。
結(jié)果：1.三維打印技術(shù)制備的BCPUNIVER支架均為直徑10mm,高3mm的圓柱形UNIVER支架。壓片形狀與UNIVER支架相同。2.原子力顯微鏡觀察顯示，UNIVER支架表面凹凸不平，表面粗糙度為208nm（輪廓算術(shù)平均偏差）。掃描電子顯微鏡鏡下觀察，UNIVER支架孔隙為規(guī)則正方形，孔徑在350-450μm之間，UNIVER支架表面粗糙不平，并且有較多不規(guī)則的微孔，孔徑可達(dá)到微米級(jí)甚至納米級(jí)。3.BCPUNIVER支架的理論密度為1.48g/cm3,孔隙率約為52%。4.BCPUNIVER支架的抗壓強(qiáng)度約為2.77±0.87 MPa,楊氏模量為72.23±9.54 MPa。5.體外培養(yǎng)1d后，CCK-8結(jié)果顯示BCPUNIVER支架浸提液毒性等級(jí)為1級(jí)，培養(yǎng)3d、5d后，結(jié)果顯示UNIVER支架浸提液毒性等級(jí)均為0級(jí)。6.細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，體外培養(yǎng)1d后，空白組及壓片組的細(xì)胞數(shù)量明顯高于BCPUNIVER支架組（P0.05）。在第3d時(shí)，空白組的細(xì)胞數(shù)量明顯高于BCPUNIVER支架組（P0.05），而BCPUNIVER支架組和壓片組的細(xì)胞數(shù)量并無明顯差異。體外培養(yǎng)5d后，三組間的細(xì)胞數(shù)量均無明顯差異。而在第7d時(shí)，BCPUNIVER支架組的細(xì)胞數(shù)量明顯高于空白組及壓片組（P0.05）。7.掃描電子顯微鏡觀察顯示，體外培養(yǎng)24h后，MG-63細(xì)胞在BCPUNIVER支架及壓片表面充分伸展平鋪，并伸出偽足。結(jié)論：該實(shí)驗(yàn)利用三維打印技術(shù)成功制備了BCPUNIVER支架（HA/β-TCP質(zhì)量比為3/7），UNIVER支架孔隙形態(tài)接近正方行，邊長約為400μm,總體孔隙率為52%,且孔隙之間連通良好。UNIVER支架的機(jī)械性能非常接近人類松質(zhì)骨。CCK-8結(jié)果顯示1d、3d、5d BCPUNIVER支架浸提液均無明顯細(xì)胞毒性。UNIVER支架表面的粗糙形態(tài)非常適宜細(xì)胞黏附、增殖。

意大利UNIVER支架三維打印技術(shù)構(gòu)建
相較于平面結(jié)構(gòu)，UNIVER支架擁有較高的比表面積，即相同體積的片狀材料和UNIVER支架，UNIVER支架有更大的表面積來供細(xì)胞粘附、增殖。綜上所述，運(yùn)用三維打印技術(shù)制備的BCPUNIVER支架有望用于修復(fù)非承重區(qū)的骨缺損。