تأخذك إلى عالم الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد

تعتمد الطباعة ثلاثية الأبعاد (3DP) ، والمعروفة أيضًا باسم التصنيع الإضافي ، وتكنولوجيا النماذج الأولية السريعة ، وتكنولوجيا التشكيل الحر ، وما إلى ذلك ، على مبدأ التكديس المنفصل ، باستخدام تقنيات الطبقات بمساعدة الكمبيوتر والقولبة التراكبية. تُضاف المادة طبقة تلو الأخرى لتشكيل مادة صلبة ثلاثية الأبعاد. منذ أن اقترح تشارلز دبليو هال مفهوم تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لأول مرة في عام 1986 ، تغلغلت الطباعة ثلاثية الأبعاد في جميع مناحي الحياة وقادت الابتكار ، مما أدى إلى تصنيع عالمي بسبب مزاياها الفريدة في الدقة العالية والتصنيع المخصص وبناء الأشكال المعقدة . تغيير الصناعة. تعد الطباعة البيولوجية ثلاثية الأبعاد تطبيقًا متقاطعًا لتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في مجال الطب الحيوي ، والتي لها أهمية بحثية مهمة وآفاق التطبيق. يمكن استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء نماذج قياسية ، بالإضافة إلى دعامات جراحية مصممة خصيصًا للمرضى. يتم فحص عيب عظام المريض بواسطة تقنيات التصوير الطبي مثل التصوير المقطعي (CT) أو الرنين المغناطيسي النووي (MRI) للحصول على نموذج الدعامة المطلوب ، والذي يتم طباعته بعد ذلك باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد. يصعب تحقيق ذلك باستخدام تقنيات القولبة التقليدية. في السنوات الأخيرة ، تم استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد على نطاق واسع في المجال الطبي ، بما في ذلك زراعة القحف ، وترميم التاج ، والأجهزة التعويضية ، والمعدات الطبية ، والنماذج الجراحية ، وطباعة الأعضاء ، ونماذج توصيل الأدوية ، والدعامات الهندسية لأنسجة العظام ، إلخ. [1]. اجتذبت تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد اهتمامًا واسعًا من الباحثين نظرًا لقابليتها للتخصيص ، وإمكانية التحكم الهيكلي والمسام ، والقدرة على تركيب مواد متعددة. لقد ألهم هذا الاتجاه أيضًا العديد من الاختراعات مع العلاجات والأجهزة المتطورة.

ما إذا كان يمكن طباعة المواد الحيوية أم لا له علاقة كبيرة بالطابعات ثلاثية الأبعاد المستخدمة. الطابعات المختلفة لها متطلبات مواد مختلفة. في مجال الطب الحيوي ، تنقسم الطابعات الرئيسية المستخدمة إلى أربعة أنواع: تقنية الطباعة المجسمة للتصوير الضوئي ، وتقنية طباعة الترسيب المنصهرة ، وتكنولوجيا التلبيد الانتقائي بالليزر ، وتكنولوجيا بثق الملاط المباشر.

تقنيات الترسيب المنصهر وبثق الملاط المباشر هما طريقتان شائعتان لتحضير السقالات الهندسية لأنسجة العظام. بعض المعاجين المطبوعة مباشرة عبارة عن محاليل بوليمر يتم خلطها بالماء أو مذيبات منخفضة الغليان (ثنائي كلورو ميثان (DCM) ، ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) ، وبعضها عبارة عن محاليل بوليمر تتبخر بسرعة بعد البثق ، أو تحتفظ بعض الهلاميات المائية ببنيتها الأصلية بعد البثق. يتم تشكيلها عن طريق الطباعة ثلاثية الأبعاد يمكن الحفاظ عليها في الشكل من خلال السلوك المتغير الانسيابي ، أو استشعار درجة الحرارة ، أو الارتباط المتبادل بعد البثق. لترسيب المنصهر والطباعة المباشرة.يمكن أن تصل الدقة إلى 25 ميكرون في المستوى XY والطبقة يتراوح سمكها بين 200-500 ميكرون [2]. بشكل عام ، تواجه هاتان الطريقتان مشاكل عند طباعة نماذج طويلة غير مدعومة أو مدببة حادة. لا تتمتع الخيوط بالقوة الكافية لدعم نفسها على الفور ، لذلك هناك ركود أو انهيار كامل في جزء غير مدعوم. لحل هذه المشكلة ، يتم أحيانًا إضافة مادة التعبئة أثناء عملية الطباعة ، بعد اكتمال الطباعة. يتم إذابتها في مذيب أو المكلس عند درجة حرارة عالية.

تم استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لصهر الجسيمات على نطاق واسع في النماذج الأولية الصناعية ، بما في ذلك تقنية ترسيب التلبيد بالليزر الانتقائي وتكنولوجيا التصاق الجسيمات ، والتي لا تطبع البوليمرات والسيراميك والمعادن ومركباتها فحسب ، بل تمنحها أيضًا بنية فريدة أو معقدة. يستخدم التلبيد الانتقائي بالليزر ليزرًا ذا اتجاه محدد لجلب البوليمر أو جزيئات المعدن فوق نقطة الانصهار ، وبالتالي إذابة الجزيئات معًا. يتم وضع شعاع الليزر في طبقات طبقًا لنموذج الكمبيوتر ، وتذوب الجسيمات من الأعلى ، وتكرر هذه الخطوة لتحقيق النتيجة النهائية [3]. تعد تقنية الليزر الانتقائي أبطأ في البناء وأكثر تكلفة وتتطلب استخدام كمية كبيرة من المواد ، لكن قدرتها على تكوين مواد متعددة على أداة آلة واحدة لا تزال تجعلها ناجحة في العديد من مجالات التصنيع. تُعرف تقنية ربط الجسيمات أيضًا بتقنية تلبيد الليزر غير الاتجاهية ، ومبدأها الرئيسي مشابه لتقنية تلبيد الليزر الانتقائي. ومع ذلك ، على عكس ذوبان الجسيمات بالليزر ، تستخدم تقنية ربط الجسيمات محلول رابط سائل لربط الجسيمات ثم الحصول على مادة صلبة ثلاثية الأبعاد عن طريق التكليس بدرجة حرارة عالية. تم استخدام تقنيات التلبيد الانتقائي بالليزر وتقنيات الالتصاق بالجسيمات في هندسة الأنسجة الصلبة مثل جراحة العظام أو جراحة الفم.

الطباعة الحجرية الحجرية هي عملية تشكيل الضوء فوق البنفسجي أو ضوء الليزر من خلال بوليمر سائل قابل للبمرة الضوئية لتشكيل فيلم بوليمر واحد صلب. بعد البلمرة ، يتم خفض الركيزة في المحلول بحيث يمكن أن يتدفق الراتنج الجديد على السطح المطبوع ويتبلمر أعلاه. من بين جميع تقنيات الطباعة ، تتميز الطباعة الحجرية المجسمة بأعلى دقة ، وتصل دقة الطباعة الحجرية المجسمة التقليدية إلى 25 ميكرون ، بينما تتميز الطباعة الحجرية المجسمة الدقيقة والطباعة الحجرية المجسمة عالية الدقة بدقة ميكرون واحد [4]]. ومع ذلك ، نظرًا للطباعة الحجرية الحجرية ، لا يمكن ربطها إلا تحت الضوء فوق البنفسجي ، وخصائص ما بعد التشكيل الممتدة ، ونقص الخواص الميكانيكية المناسبة ، ومن السهل حظر الراتنج في النهاية ، والأهم من ذلك أنها تفتقر إلى المراحل البيولوجية ذات الصلة التي يمكن استخدامها للطباعة الحجرية . المواد ذات السعة والقابلة للتحلل الحيوي تجعلها تفتقر إلى مجال التطوير في المجال الطبي. ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة ، أتاح اكتشاف بعض المواد الحيوية الطبيعية أو الاصطناعية المتشابكة فرصًا كبيرة لتطبيق الطباعة الحجرية الحجرية في مجال هندسة الأنسجة [5].

الشكل 1 كيفية طباعة الأذن [6]

في السنوات العشر الماضية ، تم تطوير تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل سريع ، مما مكنها أيضًا من تطبيقها في العديد من المجالات الجديدة ، كما أنها جذبت اهتمام المعدات الطبية وهندسة الأنسجة. نظرًا لأن الطباعة ثلاثية الأبعاد يمكنها تخصيص منتجات طبية محددة للمرضى في وقت قصير وبتكلفة منخفضة ، فإن هذا أيضًا يجعل تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد تتمتع بآفاق تطوير كبيرة في عصر الطب الشخصي في المستقبل. في الوقت الحاضر ، هناك العديد من المواد البيولوجية لإعداد سقالات هندسة أنسجة العظام أو غيرها من المنتجات الطبية عن طريق الطباعة ثلاثية الأبعاد. في هذه الجلسة ، سنقدم لمحة عامة عن خصائص المواد المطلوبة لتقنيات الطباعة المختلفة ونسلط الضوء على المواد الحيوية التي تم تطبيقها ومزاياها وعيوبها.

يعتبر السيراميك النشط الطبي الحيوي مثاليًا لمواد إصلاح العظام الإلكترونية من خلال محاكاة المرحلة المعدنية والهيكل والخصائص الميكانيكية للعظام الطبيعية. من الصعب حاليًا طباعة مواد السيراميك مباشرة باستخدام طابعات ثلاثية الأبعاد لأن مواد السيراميك السائل صغيرة العدد ونقطة انصهارها أبعد بكثير من النطاق الذي يمكن أن تتحمله طباعة الترسيب المنصهرة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مواد السيراميك ليست مناسبة للتصوير الضوئي بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بسبب افتقارها إلى خصائص حساسة للضوء. من الصعب أيضًا طباعة بنية مسامية عالية الكثافة باستخدام نظام طباعة تلبيد انتقائي بالليزر. تعد تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بالبثق المباشر حاليًا الطريقة الواعدة لطباعة مواد السيراميك. يجب أن يكون لمسحوق السيراميك حجم جسيمات مناسب (عادة 10-150 ميكرون) ومحلول ربط مناسب لتسهيل الطباعة. صب [7].

يستخدم مسحوق هيدروكسيباتيت على نطاق واسع في الطباعة ثلاثية الأبعاد ، والتي ترتبط بكمية كبيرة من فوسفات الكالسيوم في مرحلتها المعدنية. تم رش محلول البولي أكريليك على طبقة مسحوق HA بطبقة ، متبوعًا بالتلبيد لإكمال عملية المعالجة ، بحيث حصلنا على اقتران هيدروكسيباتيت. من خلال التلبيد ، يمكن لقوتها الانضغاطية (0.5-12Mpa) أن تلبي الحد الأدنى من متطلبات العظم الإسفنجي البشري. تم زرعها في نموذج فأر ، وبعد 8 أسابيع ، بدأ تكوين عظم جديد عند حافة الدعامة ، ونمت عظام وأوعية دموية بداخلها. ومع ذلك ، على الرغم من الأداء الممتاز لسقالة العظام الاصطناعية ، إلا أنها لا تزال بعيدة عن معيار الاستخدام السريري [8]. الزجاج الحيوي عبارة عن مجموعة من السيليكات يتم فيها ترتيب الجزيئات الداخلية بشكل عشوائي. يمكن للمكونات الموجودة في المادة أن تتبادل أو تتفاعل مع مكونات في الجسم الحي لتكوين مادة متوافقة مع الكائن الحي نفسه. أجرى الباحثون سلسلة من الدراسات على الزجاج النشط بيولوجيًا من خلال التجارب الخلوية والحيوانية ، ووجدوا أن الزجاج الحيوي يتمتع بقدرة فائقة على التحلل الذاتي ، ويمكن لمنتج الأيونات أن يعزز تكاثر وتمايز بانيات العظم وينشط التعبير عن الجينات المكونة للعظم. من أجل العلاج الفعال لاضطرابات عيوب العظام المرتبطة بالورم ، أعد لو وآخرون [9] زجاجًا حيويًا مساميًا متوسط المسام ومعدّل بالجسيمات النانوية المغناطيسية وخلطوه مع الكيتوزان لتحضير سقالة مركبة مسامية. تتمتع السقالة المركبة بوظائف جيدة لتجديد العظام وعلاج حراري ضوئي ، ولها قيمة تطبيق كبيرة في علاج عيوب العظام المرتبطة بالورم.

شكل 2 عظم اصطناعي فائق المرونة [10]

تتميز مواد طباعة البوليمر الطبية بخصائص معالجة ممتازة ، ويمكن تطبيقها على مجموعة متنوعة من أوضاع الطباعة ، ولديها توافق حيوي جيد وقابلية للتحلل ، مما يجعلها القوة الرئيسية في المواد الحيوية للطباعة ثلاثية الأبعاد. تتطلب تقنيات الطباعة المختلفة ضبط معلمات مختلفة لطباعة المواد. على سبيل المثال ، تستخدم طباعة الترسيب المنصهرة مادة بوليمر لدن بالحرارة ، والتي يمكن طباعتها ببساطة عن طريق سحب المادة الخام إلى شكل خيوط ، ولكن قطرها عادة حوالي 1.75 مم ، ولها خاصية تحويل المحلول الصلب السريع لضمان ذلك معصور. يذوب بسرعة قبل الخروج ويمكن تبريده بسرعة بعد البثق. تتطلب تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد التصوير الضوئي أن يكون الملاط في حالة سائلة وله خصائص حساسة للضوء.

في الوقت الحاضر ، تعتبر مواد بوليمر الطباعة ثلاثية الأبعاد الأكثر استخدامًا هي مواد البوليستر الأليفاتية القابلة للتحلل ، مثل حمض polylactic (PLA) و polycaprolactone (PCL). Polycaprolactone هو بوليمر شبه بلوري تم التخلي عنه في السابق حتى ظهور هندسة الأنسجة والطباعة ثلاثية الأبعاد ، وعاد PCL مرة أخرى إلى المسرح التاريخي. يتميز البولي كابرولاكتون بخصائص انسيابية ممتازة وخصائص لزوجة مرنة عند تسخينه ، مما يجعله أحد أهم المواد للطابعات على أساس الترسيب المنصهر. Polycaprolactone مستقر في الجسم لمدة تصل إلى ستة أشهر ، يليه تحلل تدريجي ، والمنتجات الثانوية غير سامة وغير ضارة لجسم الإنسان. Polylactic acid هو بوليستر أليفاتي خطي لدن بالحرارة مع توافق حيوي جيد وقابلية للتحلل البيولوجي. ومع ذلك ، نظرًا لأن تحلل حمض polylactic يتحقق عن طريق التحلل المائي لروابط الإستر ، فإن إطلاق حمض اللبنيك يؤدي إلى انخفاض في قيمة الرقم الهيدروجيني في بيئة سوائل الجسم المحيطة. هذه المنتجات الثانوية الحمضية عرضة لالتهاب الأنسجة وموت الخلايا. لتحسين هذه المشكلة ، قام الباحثون بدمج حمض polylactic مع السيراميك الحيوي لإعداد سقالات مركبة لتحسين استجابتها الحيوية وإعاقة تكوين البيئات الحمضية. استخدم Ion et al [11] تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد لتصنيع بنية مركبة جديدة من الأباتيت-ولاستونيت / حمض عديد حمض اللبنيك (AW / PLA) تتطابق مع خصائص العظم القشري والإسفنجي. أظهرت نتائج تجارب الخلايا المختبرية أن السقالة المركبة AW / PLA يمكن أن تعزز بشكل فعال الانتشار والتمايز العظمي للخلايا الجذعية المشتقة من نخاع عظام الفئران. في نموذج عيب جمجمة الفئران ، أظهرت السقالة المركبة اندماجًا عظميًا جيدًا وقدرة على تعزيز تكوين عظام جديدة.

بالإضافة إلى PLA و PCL ، تعد مادة البولي بروبيلين (PPF) واحدة من أكثر مواد البوليمر القابلة للتحلل والربط الضوئي التي تمت دراستها في عملية المعالجة الضوئية. عادة ، يتم خلط المعجون المطبوع مع مذيب ثنائي إيثيل فومارات DEF ، كما يضاف عامل ضوئي. لزوجة المحلول ونسبة PPF إلى DEF تأثير كبير على عملية الطباعة والخصائص الميكانيكية للدعامة. لا يمكن تشكيل Polyetherketone (PEEK) إلا عن طريق تقنية طباعة التلبيد بالليزر الانتقائية بسبب نقطة انصهارها البالغة 350 درجة مئوية. ومع ذلك ، فإن نقطة الانصهار العالية توفر أيضًا مقاومة PEEK للحرارة ، مما يجعلها مستقرة أثناء التعقيم بالبخار بدرجة حرارة عالية. ومع ذلك ، كمواد بيولوجية ، تفتقر PPEK إلى الاندماج العظمي الملائم لهندسة الأنسجة ولا يمكن دمجها جيدًا مع العظام الطبيعية ، لذلك من السهل إحداث بعض ردود فعل الرفض ، والسعر باهظ [12].

الهيدروجيل عبارة عن بوليمر يتكون من تشابك كيميائي أو تشابك فيزيائي لبوليمر قابل للذوبان في الماء ، وله بنية شبكة ثلاثية الأبعاد متشابكة ، ويحتوي أيضًا على كمية كبيرة من الماء نفسه. يحتوي الهيدروجيل على خصائص القوة القابلة للتعديل ، والقابلية للتحلل ، والتعديل الوظيفي ، وما إلى ذلك ، ويمكن استخدامه كمواد ناعمة لتقليد البيئة الدقيقة للمصفوفة خارج الخلية ، مما يجعل الهيدروجيل لديه آفاق تطبيق واسعة في المجال الطبي. يمكن استخدامه لإعداد سقالات هندسة الأنسجة ثنائية أو ثلاثية الأبعاد والتحرير المتحكم فيه للأدوية. يتم تقسيم معاجين هيدروجيل المطبوعة ثلاثية الأبعاد الشائعة الاستخدام بشكل أساسي إلى ثلاث فئات: يتم تحضير واحدة من البوليمرات الطبيعية ، مثل الجينات ، والأجار ، والجيلاتين ، والسليلوز ، والكولاجين ، وحرير الفيبروين ، وحمض الهيالورونيك ، وما إلى ذلك. يتم تحضير نوع واحد من البوليمرات الاصطناعية مثل مثل بولي أكريلاميد ، بولي يوريثين ، بولي إيثيلين جلايكول ، إلخ ؛ والآخر عبارة عن ملاط مركب قائم على هيدروجيل يتكون من بوليمر اصطناعي وبوليمر طبيعي.

من بين البوليمرات الاصطناعية القابلة للذوبان في الماء ، يستخدم كحول البولي فينيل الطبي (PVA) على نطاق واسع في مجال هندسة الأنسجة. يتمتع PVA بتوافق حيوي جيد ، وهو غير سام وقابل للتحلل بسهولة ، ويمكن إذابته في الماء عند 95 درجة مئوية ، ويشكل مادة هلامية ، وله لزوجة عالية. قام Zhang et al [13] بإعداد سقالات مركبة MBG / PVA ذات المسام المترابطة. عززت إضافة PVA صلابة المواد بشكل كبير. أظهرت التجارب التي أجريت على الحيوانات باستخدام نموذج عيب عظام جمجمة الفئران أيضًا أن سقالة MBG / PVA لها نشاط تحريضي عظمي ممتاز وتعزز تكوين عظام جديدة وتكوين الأوعية عند عيب العظام.

في الوقت الحاضر ، كانت هناك العديد من التجارب التي تُزرع فيها الخلايا بشكل مشترك باستخدام سقالات حيوية مطبوعة ثلاثية الأبعاد. تظهر النتائج أيضًا أن الخلايا يمكنها البقاء على قيد الحياة على مجموعة متنوعة من السقالات ثلاثية الأبعاد وهي أفضل من الثقافات ثنائية الأبعاد العادية. لكن هذا ليس سوى تأثير ثنائي الأبعاد للخلايا والمواد ، ولا يضع الخلايا مباشرة في نظام الطباعة. كما اجتذب الخلط المباشر للخلايا مع المعجون للطباعة كفكرة جديدة اهتمامًا واسعًا من الباحثين. الهلاميات المائية الطبيعية لها توافق خلوي جيد. يشبه تكوينه تكوين المصفوفة خارج الخلية ، كما أن قدرته على الالتصاق بالبروتينات والخلايا الموجودة على السطح ضعيفة ، ولا يكاد يؤثر على عملية التمثيل الغذائي للخلايا. يمكنه التفاف الخلايا ونقل العناصر الغذائية وإفراز المستقلبات. أندريا وآخرون. [14] تم اختبار تركيبات الحبر الحيوي من النوع الأول من الكولاجين وحمض الهيالورونيك بنسب مختلفة ، وحدد الصيغة المثلى التي تسمح بالطباعة الحيوية مع دعم النشاط البيولوجي ودعم تفاعلات مصفوفة الخلايا الأصلية. . قاموا بتطبيق التركيبة على بناء أنسجة كبد ثلاثية الأبعاد تحتوي على خلايا كبدية أولية وخلايا نجمية كبدي ، واختبروا تأثيرات عقار الاسيتامينوفين ، وهو مادة سامة للكبد. أظهرت النتائج أن مزيج ميثيل ميثاكريلات كولاجين وحمض الهيالورونيك ثيول ينتج حبرًا حيويًا بسيطًا وقابل للطباعة ينظم نمو خلايا اللحمة المتوسطة ويعالج الأدوية. احصل على رد الفعل الصحيح.

الشكل 3 الشكل 3 الطباعة الحيوية للخلية

تتمتع تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بآفاق تطبيق رائعة ، ولكن لا يزال هناك العديد من المشكلات التي يتعين حلها كأعضاء رئيسيين في مجال الطب الحيوي. تكمن إحدى المشكلات في قيود القدرات الذاتية للطابعة ثلاثية الأبعاد. على الرغم من تحسن سرعة الطباعة ودقة الطباعة بشكل كبير ، إلا أنها في كثير من الحالات لا تزال غير قادرة على تحقيق أفضل مستوى. مشكلة رئيسية أخرى هي قيود المواد الحيوية البديلة. على الرغم من أن العديد من المواد التي يمكن طباعتها لها مزاياها الخاصة ، إلا أن المواد المستخدمة في الزراعة يجب أن تفي بمتطلبات الظروف الفسيولوجية ولديها استجابة جيدة لجسم الإنسان. بشكل عام ، تتطلب مواد تقويم العظام المثالية الخصائص التالية: (1) قابلية الطباعة ، (2) التوافق الحيوي ، (3) الخصائص الميكانيكية الممتازة ، (4) القابلية للتحلل الجيد ، و (5) المنتجات الثانوية. غير سامة وقابلة للتحلل ، (6) خصائص المحاكاة الحيوية للأنسجة جيدة. الأنواع المختلفة من الطابعات لها متطلبات مادية مختلفة ، ومن الصعب أحيانًا تلبية هذه الخصائص تمامًا. على سبيل المثال ، في هندسة أنسجة العظام ، من ناحية ، يلزم وجود مادة سقالة عالية القوة لتلبية نمو وحمل بانيات العظم ، ولكن هذا يسبب أيضًا مشكلة صعوبة في تدهور السقالة. بعض المواد اللينة ذات القوة المنخفضة يسهل طباعتها ويمكن أن تتحلل بسهولة ، لكن لا يمكن تطبيقها على الأجزاء الحاملة. بشكل عام ، تُستخدم المعاجين المطبوعة ثلاثية الأبعاد في مجال إصلاح العظام والغضاريف نظرًا لصلابتها وقربها الطبيعي من العظام. في الأساس ، فإن اختيار المواد الحيوية هو موازنة أدائها لتحقيق المادة المطلوبة.

تمت دراسة ملاط البوليمر الحيوي على نطاق واسع ، خاصة بالنسبة للإستومر غير المكلف مثل PLA و PCL. تتمتع هذه المواد بتوافق حيوي وخصائص ميكانيكية ممتازة وتستخدم على نطاق واسع كمواد ركيزة. بالإضافة إلى ذلك ، في البحث المستقبلي ، ينبغي إيلاء الاهتمام لقابلية التحلل والهشاشة والتوافق الخلوي لمواد البوليمر. تعتبر المواد الخزفية ، مثل HA و β-TCP ، تقليديًا مواد مثالية لسقالات هندسة الأنسجة الصلبة ، ويتم استخدامها الآن بشكل متزايد في دراسة مركبات السيراميك والبوليمر. يمكن تحسين إضافة مواد السيراميك. قوة الدعامة والخصائص البيولوجية للمركب. لقد جعلنا تطوير الملاط الحيوي للهيدروجيل ونظام الطباعة أقرب إلى طباعة أنظمة نموذجية متعددة الوظائف ومثبتة على الخلية ، وكنا نأمل أن تتم طباعة الأعضاء يومًا ما. بدأت هذه العملية بدراسة ملاط الهيدروجيل فوق الجزيئي. أخيرًا ، إذا كان سيتم تطبيق تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في المجال الطبي ، فإن كيفية تنفيذ الإنتاج الضخم ، وكيفية التحكم في الجودة ، وكيفية التغلب على عقبات الإدارة ، كلها مشاكل تحتاج إلى حل. على الرغم من أن الطريق الأمامي طويل وطويل ، إلا أن الطباعة ثلاثية الأبعاد سوف تتألق في نهاية المطاف في مجال هندسة الأنسجة والطب!

المرجعي

[1] ميرفي إس في ، أتالا أ. الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد للأنسجة والأعضاء [J]. Nature Biotechnology، 2014 ، 32 (8): 773-785.

[2] Guvendiren M ، و Molde J ، و Soares RMD ، وآخرون. تصميم المواد الحيوية للطباعة ثلاثية الأبعاد [J]. ACS Biomaterials Science & Engineering ، 2016.

[3] Vermeulen M ، Claessens T ، Van Der Smissen ، Van Holsbeke ، De Backer ، Van Ransbeeck ، Verdonck. تصنيع نماذج مجاري هوائية خاصة بالمريض يمكن الوصول إليها بصريًا عن طريق نمذجة الترسيب المنصهر. مجلة النماذج الأولية السريعة 2013 ، 19 (5) ، 312-318.

[4] Bertrand P، Bayle F، Combe C، Goeuriot P، Smurov I. تصنيع مكونات السيراميك عن طريق تلبيد الليزر الانتقائي. تطبيق تصفح. علوم. 2007 ، 254 (4) ، 989-992.

[5] ديربي ب. طباعة النماذج الأولية للمناديل والسقالات [J]. Science، 2012، 338 (6109): 921-6.

[6] Kang، H.-W.؛ لي ، SJ ؛ كو ، IK ؛ كنغلا ، سي ؛ يو ، جي. أتالا ، أ. نظام طباعة حيوي ثلاثي الأبعاد لإنتاج بنيات أنسجة على نطاق بشري مع تكامل بنيوي. نات. التكنولوجيا الحيوية. 2016 ، 34 (3) ، 312-319.

[7] Xiaoyu Du، Shengyang Fu، Yufang Zhu. الطباعة ثلاثية الأبعاد للقطع القديمة ذات الأساس الخزفي لهندسة أنسجة العظام: نظرة عامة. مجلة كيمياء المواد ب ، 2018،6: 4397-4412.

[8] Fierz FC ، Beckmann F ، Huser M ، إلخ. شكل سقالات هيدروكسيباتيت متباينة الخواص مطبوعة ثلاثية الأبعاد. المواد الحيوية ، 2008 ، 29 (28) ، 3799-3806.

[9] جياوي لو ، فان يانغ ، تشينفي كي ، زويتاو شي ، يابينغ قوه. السقالات النانوية المغناطيسية المعدلة المسامية لتجديد العظام والعلاج بالحرارة الضوئية ضد الأورام. طب النانو، 2018، 14 (3) ： 811-822

[10] AE Jakus، AL Rutz، SW Jordan، A. Kannan، SM Mitchell، C. Yun، KD Koube، SC Yoo، HE Whiteley، CP Richter، RD Galiano، WK Hsu، SR Stock، EL Hsu، RN Shah، "عظم" مفرط المرونة: مادة حيوية متعددة الاستخدامات وخالية من عوامل النمو وعظام قابلة للتطوير وصديقة للجراحة ، Sci Transl Med ، 2016 ، 8: 358.

[11] Ion Tcacencu ، Natacha Rodrigues ، Naif Alharbi ، Matthew Benning ، إلخ. الاندماج العظمي للهياكل المركبة المسامية من الأباتيت والولاستونيت والبولي (حمض اللاكتيك) التي تم إنشاؤها باستخدام تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl، 2018 ، 90: 1-7.

[12] Hoath S. D، Vadillo D. C، Harlen O.G، McIlroy C، Morrison N.F، Hsiao W.K، Tuladhar T.R، Jung S، Martin G. D، Hutchings IM Inkjet printing of ضعيفة محاليل البوليمر المرنة. J. غير نيوتونية السوائل الميكانيكية. 2014، 205.1-10.

[13] Zhang، JH؛ تشاو ، SC ؛ تشو ، يف. هوانغ ، واي جيه ؛ تشو ، م. تاو ، سي إل ؛ Zhang، CQ طباعة ثلاثية الأبعاد للسترونشيوم تحتوي على سقالات زجاجية نشطة بيولوجيًا مسامية لتجديد العظام. اكتا بيوماتر. 2014، 10 (5) ، 2269-22281.

[14] أندريا مازوتشي ، ماهيش ديفاراسيتي ، ريتشارد هانتورك ، شاي سوكر ، ألكسندر سكاردال. تحسين نوع الكولاجين I-hyaluronan hybrid bioink لبيئات كبد دقيقة ثلاثية الأبعاد مطبوعة بيولوجيًا. التصنيع الحيوي ، 2018 ، 11 (1) ： 015003.