魯汶大學的跨學科研究人員團隊已邁出了一步，可以使用3D打印從根部長出牙齒。由外傷和發(fā)育異常引起的牙齒狀況通常會影響發(fā)育中的恒牙，特別是在兒童中，導致組織脫落，甚至整顆牙齒脫落。為了解決這個問題，通過組織生物工程化的“牙根”，牙科組織工程學已成為一種潛在的修復，再生甚至牙齒替代的手段。在他們的最新研究中，研究小組研究了來自動物和真菌來源的殼聚糖支架的3D打印，這些支架將來可能會在這種再生牙科應用中使用。

腳手架的制造過程。圖片來自KU Leuven。

3D打印與再生醫(yī)學

3D打印在再生醫(yī)學中的作用仍處于起步階段，盡管最近在該領域已取得了一些有希望的發(fā)展。布法羅大學的科學家從人體組織生物打印方面的突破開始，開發(fā)出了一種快速的新型3D生物打印方法，旨在使已完全打印的人體器官更接近現(xiàn)實，而隆德大學的研究人員則開發(fā)了一種新的可從海藻和肺中提取的3D可打印生物墨水?？捎糜诖蛴☆愃朴谌祟悮獾赖慕Y(jié)構(gòu)的組織，能夠支持細胞和血管的生長。

3D打印機OEM 3D Systems最近還宣布了其“從打印到灌注”生物打印平臺的突破，該平臺現(xiàn)在能夠快速生產(chǎn)全尺寸，帶血管的肺支架。因此，該公司正計劃加大其再生醫(yī)學活動的開展。最近，賓夕法尼亞州立大學的研究人員推出了一種3D生物打印工藝，該工藝能夠同時打印硬組織和軟組織，從而在一個步驟中修復皮膚和骨骼的損傷。盡管在3D打印中為牙科應用（例如定制的對準器，永久性牙冠和牙科植入物）邁出了巨大步伐，但針對牙科應用的再生醫(yī)學的發(fā)展卻沒有受到關注。然而，最近已經(jīng)探索了組織工程學和再生醫(yī)學，以替換有損傷和缺失的牙齒組織，并獲得了令人鼓舞的結(jié)果，例如再生牙髓治療程序。

這些程序旨在修復或替換發(fā)炎或受損的牙髓（由活結(jié)締組織和細胞組成的牙齒中央部分），以恢復血管生成，免疫反應，神經(jīng)供應和牙本質(zhì)處置。為牙釉質(zhì)提供支撐的牙齒的最大結(jié)構(gòu)部件。

SEM圖像顯示了支架的微觀結(jié)構(gòu)。圖片來自KU Leuven

3D打印殼聚糖支架

研究人員認為，殼聚糖除了具有生物相容性，生物降解性和凝膠形成能力外，還具有抗菌和免疫調(diào)節(jié)特性，因此在牙科組織工程應用中引起了人們的關注。殼聚糖部分衍生自甲殼類動物的外骨骼，例如螃蟹和蝦，真菌或昆蟲。

為該特定研究選擇了兩種類型的殼聚糖。動物來源的殼聚糖和源自黑曲霉的真菌殼聚糖，黑曲霉是引起黑霉病的常見真菌。明膠粉被用作附加聚合物，而Genipin和3-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷（GPTMS）被用作交聯(lián)劑。殼聚糖基支架是通過乳液冷凍干燥技術制備的，該技術涉及使用CAD軟件設計合適尺寸的模具，然后使用polyjet 3D打印機進行印刷。然后制備聚合物溶液并將其分配在模具中，然后立即將其放置在干冰中進行定向冷凍以獲得徑向取向的孔結(jié)構(gòu)。然后將模具冷凍干燥24小時并脫模以獲得最終的支架。這次是在打印基本模具的同時，3D打印允許設計和生產(chǎn)患者和牙齒專用的模具，因此也可以設計和生產(chǎn)腳手架。特別是對真菌衍生的殼聚糖支架進行了探索，以其降低變應性反應風險，低分子量和增強抗菌性能的理想特性。

更普遍地，研究了支架在不成熟牙齒的無細胞再生牙髓中的直接臨床應用以控制感染，誘導牙本質(zhì)形成和牙根形成的直接臨床應用。研究人員還認為，可以通過添加無機成分（如生物活性玻璃）來促進牙槽骨再生，從而對定制的腳手架進行修改。 牙槽骨是位于人的頜骨上的包含牙槽的厚骨脊。

展望未來，該團隊將致力于深入了解干細胞和免疫細胞對支架的反應，以優(yōu)化其在牙槽組織工程中的應用。

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