光壘智造固化陶瓷3D打印助力中大口腔醫(yī)院3D打印顱頜支架開發(fā)

3D打印生物支架是一種有效的手段，能使顱頜面大面積骨組織缺損再生具有良好維持成骨空間作用，然而顱頜面骨組織與其他部位的骨組織不同的是，顱頜面的骨組織的上層解剖層次主要是皮膚(上皮)以及皮下組織，而四肢的骨組織上多是由肌肉直接附麗。由于皮下組織中存在大量的纖維組織和血供，口腔頜面部的骨缺損中植入生物支架后，募集炎癥細(xì)胞，根據(jù)植入物材料的性質(zhì)的不同，炎癥細(xì)胞反應(yīng)后分泌一系列細(xì)胞因子，誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞的增殖分化，形成“炎癥纖維復(fù)合體”，造成嚴(yán)重的炎癥異物反應(yīng)和纖維包裹，影響骨組織的愈合再生。


為了解決這個問題，臨床過程以及研究中常常在植入骨組織支架，例如羥基磷灰石后，在其上端置入生物膜抵擋成纖維細(xì)胞的長入防止纖維包裹的產(chǎn)生干擾骨再生進(jìn)程，然而該過程存在許多不便之處，包括增加臨床的工作量和難度、增加患者的治療費(fèi)用等。因此中山大學(xué)光華口腔醫(yī)院陳澤濤教授團(tuán)隊(duì)提出采用3D打印的方法來制得一種可以調(diào)控“炎癥纖維復(fù)合體”并起到骨支撐作用的材料，該材料可解決3D打印的生物支架材料植入體內(nèi)之后引起的炎癥反應(yīng)，從而造成過厚的纖維包裹，影響顱頜骨組織再生，以及3D打印羥基磷灰石精度低的問題，提出一種打印精度高，且可以改善炎癥微環(huán)境，減少異物反應(yīng)以及纖維包裹的免疫調(diào)節(jié)顆粒，從而實(shí)現(xiàn)抑制異物反應(yīng)引起的纖維包裹的陶瓷骨支架材料，該支架由佛山市光壘智能制造有限公司提供的可見光陶瓷3D打印設(shè)備制備。該成果成果近期發(fā)表在中科院一區(qū)Top期刊《Chemical Engineering Journal》（影響因子15.1）。

△圖1發(fā)表在中科院一區(qū)Top期刊《Chemical Engineering Journal》

早在2021年，中山大學(xué)光華口腔醫(yī)院、北京化工大學(xué)、佛山市光壘智能制造有限公司就成立科研團(tuán)隊(duì)，共同對“牙科-齒科-補(bǔ)骨”相關(guān)的陶瓷3D打印技術(shù)進(jìn)行研討，并瞄準(zhǔn)解決能夠調(diào)控“炎癥-纖維復(fù)合體”的顱頜面陶瓷骨支架制備進(jìn)行研發(fā)。該支架的核心是如何制備高精度的陶瓷支架，由于氧化鋯和羥基磷灰石具有較強(qiáng)的光折射和散射，羥基磷灰石和納米氧化鋯3D打印效率較慢，使得打印層之間的附著力降低，層間裂紋增加，精度降低。


為了解決這一問題，光壘智造針對顱頜面陶瓷骨支架研發(fā)了一臺長波長光固化陶瓷3D打印設(shè)備，并研發(fā)了可在長波長波段能夠固化的陶瓷漿料，該設(shè)備可有效降低傳統(tǒng)紫外光固化時造成的陶瓷顆粒散射，并減小陶瓷漿料中摻入物的生物活性。該團(tuán)隊(duì)采用該系統(tǒng)制造不同比例的HA/納米氧化鋯支架，使其具有操縱dectin-1的能力，并揭示了dectin-1與支架之間的相互作用，在體內(nèi)評估了HA/納米氧化鋯支架對其抵抗軟組織侵襲的影響和最終的骨再生結(jié)果�？蒲袌F(tuán)隊(duì)提出了一種新的賦予材料具有抗軟組織侵犯功能的顱頜面骨組織再生策略，有利于臨床引導(dǎo)顱頜面骨增強(qiáng)的優(yōu)化。

△圖2 中山大學(xué)光華口腔醫(yī)院用于顱頜面陶瓷骨支架制備的可見光陶瓷3D打印設(shè)備

△圖3 HA/納米氧化鋯支架植入老鼠顱骨系列評估實(shí)驗(yàn)