3D打(dǎ)印研究出可抑(yì)制HPV感(gǎn)染植(zhí)入物(wù)
来自北京清华大学的研究人(rén)员通过3D打印出了一种个性化的宫颈组(zǔ)织植入(rù)物,以对抗人类乳头瘤病(bìng)毒(HPV)。通过在锥形聚氨(ān)酯(zhǐ)植入物(wù)的(de)多孔结构中(zhōng)加载(zǎi)一种(zhǒng)抗HPV蛋白(bái),该(gāi)团队能够定量控制该蛋白的释放,抑制(zhì)HPV在宫颈部位附近生(shēng)长。
清华研(yán)究人员3D打印植入物可抑制HPV感(gǎn)染
3D打印的宫颈植入物 图(tú)片来(lái)源(yuán):清华大学
HPV与宫颈癌(ái)
HPV是全球91%的宫颈癌病例的病因。每年有46万个新病例,主要的治疗方(fāng)法是宫颈锥体切除术,即切除一个锥体形状的(de)组织样本,用于诊断。如果有癌前细胞存在,该方(fāng)法还可以去除癌(ái)前细胞,大部分组(zǔ)织会在六周内重新生长出来。然(rán)而,这种治疗方法并不(bú)是神(shén)药,因为(wéi)它可能(néng)导致组织缺损,而且往(wǎng)往(wǎng)感染复发率较高。
3D打印的宫颈移植术
研究人(rén)员(yuán)的目标是(shì)开发一(yī)种非(fēi)破坏(huài)性的抗HPV植(zhí)入物(wù),这种植入物(wù)也可以促(cù)进结扎部位的(de)组织(zhī)生长。第一步是根据医学影(yǐng)像(xiàng)数据设计出锥(zhuī)形结构--植入物最终在(zài)底部的直径为30毫米(mǐ)。选择的材料是FDA认证的可植入生物材料--聚氨酯,采用的3D打印技术(shù)是低温沉积(jī)(LDM)。与普通(tōng)的FDM不同,LDM是在(zài)零度以下(xià)的(de)环境中进行(háng)的,通常是(shì)在(zài)-20°C到-30°C的环境中进行,所以相分离是在打印结(jié)构内(nèi)部进行(háng)的。结合冻干(gàn)技术,可以在3D打印(yìn)出的零件中获得多孔结(jié)构。
植(zhí)入物的多孔结构。图片来(lái)源:清(qīng)华大学
孔隙度在这里很重要,因为(wéi)它可(kě)以让研究人员在植入物中(zhōng)装(zhuāng)载(zǎi)抗HPV "JB蛋白"。为了修改和(hé)测试不同的孔(kǒng)隙(xì)度,研究(jiū)人(rén)员在制造过程中简单地修改了温度曲线(xiàn),并(bìng)实现了各种导线间距。研(yán)究小组发现,孔(kǒng)隙(xì)度与蛋白质负载之间呈线性负相(xiàng)关,但蛋白(bái)质的释放率(lǜ)随孔隙度的增加而增(zēng)加。研究人员发现,该蛋白能有效地抑制HPV进入宿主细胞,降(jiàng)低了HPV作为植入部位的(de)活性。
细胞毒性和细胞相容性试验也(yě)指出,植(zhí)入物(wù)能鼓励细(xì)胞生长和粘附,修复愈合后的(de)组(zǔ)织。在(zài)此基础上,力学(xué)测试返回的力学性(xìng)能与原始宫颈组织(zhī)相当--抗(kàng)压模量(liàng)为0.06-0.25兆帕。该(gāi)结(jié)果有力地表明,3D打印技术可用于修复宫颈组织凝固后的宫颈组织,并抑制(zhì)HPV复(fù)发感染。
该研(yán)究的更多细节可以在题为 "具有蛋白释放功能的个性(xìng)化宫颈组织植入物的设计、建模和3D打印 "的论文中找到。该论(lùn)文由赵(zhào)晨佳(jiā)、王梓桐(tóng)、陈华、纪景元(yuán)、周振(zhèn)振振(zhèn)、方永聪、翁丁、吕璐、庞媛媛和孙伟共同撰(zhuàn)写(以(yǐ)上名字皆为音译,如有出入敬请原谅)。
近(jìn)几个月来,3D打印的医疗植入物在(zài)AM研究中频频出现。今年4月,来自安大略省莫(mò)霍(huò)克学院和麦克(kè)马斯特大(dà)学的研究人员率先研究了(le)一种(zhǒng)钛合金Ti-5553是否适合3D打印骨(gǔ)植入物。植入体(tǐ)部(bù)位(wèi)的细胞显示出了(le)延(yán)伸和(hé)生(shēng)长,表明这种新型合金作为骨植入体具有强大的潜力。在其他地方,在麻省理工学(xué)院,3D打印正(zhèng)在使(shǐ)用导电聚合物液体材料(liào)开发柔(róu)软的柔(róu)性脑(nǎo)电极。