魯汶大學(xué)的跨學(xué)科研究人員團(tuán)隊(duì)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(dǎo)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(xué)已成為一種潛在的修復(fù)，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(yīng)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(xué)

3D打印在再生醫(yī)學(xué)中的作用仍處于起步階段，盡管最近在該領(lǐng)域已取得了一些有希望的發(fā)展。布法羅大學(xué)的科學(xué)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(shí)，而隆德大學(xué)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(xì)胞和血管的生長。

3D打印機(jī)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(jì)劃加大其再生醫(yī)學(xué)活動的開展。最近，賓夕法尼亞州立大學(xué)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(fù)皮膚和骨骼的損傷。盡管在3D打印中為牙科應(yīng)用（例如定制的對準(zhǔn)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(yīng)用的再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展卻沒有受到關(guān)注。然而，最近已經(jīng)探索了組織工程學(xué)和再生醫(yī)學(xué)，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(fù)或替換發(fā)炎或受損的牙髓（由活結(jié)締組織和細(xì)胞組成的牙齒中央部分），以恢復(fù)血管生成，免疫反應(yīng)，神經(jīng)供應(yīng)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(rèn)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(yīng)用中引起了人們的關(guān)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(shù)制備的，該技術(shù)涉及使用CAD軟件設(shè)計(jì)合適尺寸的模具，然后使用polyjet 3D打印機(jī)進(jìn)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(jìn)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(shè)計(jì)和生產(chǎn)患者和牙齒專用的模具，因此也可以設(shè)計(jì)和生產(chǎn)腳手架。特別是對真菌衍生的殼聚糖支架進(jìn)行了探索，以其降低變應(yīng)性反應(yīng)風(fēng)險，低分子量和增強(qiáng)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(xì)胞再生牙髓中的直接臨床應(yīng)用以控制感染，誘導(dǎo)牙本質(zhì)形成和牙根形成的直接臨床應(yīng)用。研究人員還認(rèn)為，可以通過添加無機(jī)成分（如生物活性玻璃）來促進(jìn)牙槽骨再生，從而對定制的腳手架進(jìn)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(tuán)隊(duì)將致力于深入了解干細(xì)胞和免疫細(xì)胞對支架的反應(yīng)，以優(yōu)化其在牙槽組織工程中的應(yīng)用。

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