두개골의 22 뼈 건축에서 미묘한 변형은 우리 각자에게 독특한 얼굴 프로파일을 제공합니다. 따라서 골절 또는 선천성 기형의 경우 두개골 결함의 모양을 복구하면 개인의 얼굴이나 머리 구조에 맞게 조정할 수있는 기술이 필요합니다.
새로운 연구에서 Texas A & M University의 연구원들은 3D 프린팅, 생체 재료 공학 및 줄기 룰렛 프로그램 생물학을 결합하여 우수하고 개인화 된 뼈 이식편을 만들었습니다. 연구원들은 수리 부위에 이식 할 때,이 이식편은 뼈 룰렛 프로그램가 격렬하게 재구성하는 것을 용이하게 할뿐만 아니라 원하는 맞춤형 모양으로 뼈 재생을위한 견고한 플랫폼 역할을 할 것이라고 말했다.
“두개 안면 뼈 임플란트에 사용되는 재료는 생물학적으로 비활성화되고 티타늄과 같이 생물학적으로 비활성이거나 매우 단단하거나 생물학적으로 활성적이고 너무 부드럽습니다. "우리의 연구에서, 우리는 생물 활성과 기계적으로 강한 합성 폴리머를 개발했습니다.이 재료들은 또한 룰렛 프로그램 인쇄 가능이기도하므로 사용자 정의 형태의 두개 안면 임플란트가 미적으로 즐겁고 기능적으로 만들어 질 수 있습니다.".
세부 사항결과에 대한 보고서는 저널에 온라인으로 게시되었습니다고급 의료 자료3 월.
매년 턱, 얼굴 및 머리의 뼈에 약 200,000 개의 부상이 발생합니다. 수리를 위해, 의사는 종종 티타늄 플레이트와 나사를 사용 하여이 깨진 뼈를 제자리에 고정시켜 주변 뼈 룰렛 프로그램가 자라서 금속 임플란트 주위에 덮개를 형성 할 수 있도록합니다.
따라서, 생체 적합성 중합체, 특히 하이드로 겔이라고 불리는 유형은 금속 임플란트에 바람직한 대안을 제공합니다. 이 삐걱 거리는 물질은 뼈 줄기 룰렛 프로그램 로딩 된 다음 원하는 형태로 3D를 인쇄 할 수 있습니다.
하이드로 겔 기반 재료의 유연성은 룰렛 프로그램 바이오 프린팅에 좋은 잉크를 만들지 만 부드러움은 임플란트의 기계적 무결성과 인쇄 부품의 정확성을 손상시킵니다.
하이드로 겔의 강성을 증가시키기 위해 룰렛 프로그램원들은 단 3 개의 주요 성분을 포함하는 나노 엔지니어링 된 이온적 얽힘 또는 "좋은"레시피를 개발했습니다. 카파 카라기난, 젤라틴 및 나노 실리케이트라고 불리는 해초의 추출물은 뼈 성장을 자극하고 양식을 강화시킨다.
먼저, 그들은 젤라틴과 카파 카라기난을 현미경 스케일로 균일하게 혼합 한 다음 나노 실리케이트를 추가했습니다. Gaharwar는이 세 품목 사이의 화학적 결합은 룰렛 프로그램 바이오 프린팅을위한 훨씬 더 엄격한 하이드로 겔을 만들었다.
다음으로, 그들은 좋은 잉크로 인쇄 된 3D 부품에 성인 줄기 세포를 추가 한 다음, 줄기 세포를 화학적으로 유도하여 뼈 룰렛 프로그램 전환시켰다. 몇 주 안에, 연구자들은 세포가 숫자로 성장하여 높은 수준의 뼈 관련 단백질, 미네랄 및 기타 분자를 생성한다는 것을 발견했습니다.
스캐 폴드가 완전히 개발되면, 연구원들은 스캐 폴드에서 뼈 룰렛 프로그램를 제거 할 수 있고 하이드로 겔 기반 임플란트가 주변의 건강한 뼈가 치유를 시작하는 두개골 손상 부위에 삽입 될 수 있다고 언급했다. 시간이 지남에 따라, 3D 인쇄 스캐 폴드는 생분해되어 올바른 모양으로 치유 된 뼈 뒤에 남겨 둡니다.
“아이디어는 신체의 뼈 수리 기계가 수리 과정에 참여하도록하는 것입니다.”라고 Kaunas는 말했습니다. "우리의 생체 물질은이 재생성 룰렛 프로그램 외 매트릭스와 함께 풍부하여 뼈와 조직 복원을 자연적으로 유발하는 비옥 한 환경을 제공합니다.".
연구원들은 3D 프린트 스캐 폴드가 건강한 뼈 룰렛 프로그램의 부착 및 성장을 촉진하는 강력한 구조적 프레임 워크를 제공한다고 설명했다. 또한, 그들은 뼈 룰렛 프로그램 발달이 합성 물질을 통해 침투하여 임플란트의 기능을 증가 시킨다는 것을 발견했다..
“현재의 작업은 Skull Bones의 수리에 중점을두고 있지만 가까운 시일 내에 척추 융합 및 기타 부정의 경우에도 뼈 재생성을 위해이 기술을 확장하고 싶습니다.”라고 Kaunas는 말했습니다.
이 룰렛 프로그램의 다른 기여자들은 Candice Sears 박사, Eli Mondragon, Zachary Richards, Dr. Nick Sears 및 Texas A & M 생물 의학 공학과의 David Chimene 박사; 텍사스 A & M Health Science Center의 Eoin McNeill과 Carl A. Gregory 박사.
이 룰렛 프로그램는 National Institutes of Health and National Science Foundation에서 자금을 지원합니다.