这种方法如何从肋骨中产生新的颚骨

这种方法如何从肋骨中产生新的颚骨
莱斯和贝勒医学院的医学博士/博士生Gerry Koons准备了一台用于测试的3D印刷生物反应器。 (图片来源:Jeff Fitlow / Rice)

一种新技术通过将3D印刷的生物反应器 - 基本上是模具 - 连接到肋骨上来生长活骨以修复颅面损伤。

来自肋骨的干细胞和血管渗入模具中的支架材料,并用定制适合患者的天然骨替换它。

生物工程师Antonios Mikos是组织工程领域的先驱,他和他的同事结合了他们在长达十年的计划中开发的技术。 目标是通过利用身体的自然治愈能力来推进颅面重建。

这种方法如何从肋骨中产生新的颚骨
研究人员开发了一种技术,用于生长定制的骨植入物,以修复患者自身肋骨的颚骨损伤。 (图片来源:Mikos Research Group)

正在开发该技术以取代使用来自患者的不同区域(例如小腿,髋部和肩部)的骨移植组织的当前重建技术。

骨替代品

“这项工作的一项重大创新是利用3D印刷的生物反应器在身体的另一部分形成骨骼,同时我们引导缺陷接受新生成的组织,”米克斯生物工程和化学与生物分子工程教授Mikos说。大学和国家工程院和国家医学院的成员。

“早期的研究建立了一种技术,用于在植入胸腔的真实骨骼中创建有或没有血液供应的骨移植物,”共同作者Mark Wong说,他是该校口腔颌面外科的教授,主席和项目主任。德克萨斯大学休斯顿健康科学中心牙科学院。


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“这项研究表明,我们可以用人造骨替代材料制造可行的骨移植物。 这种方法的显着优点是你不需要收集患者自己的骨来制造骨移植物,但可以使用其他非自体来源,“他说。

针织和覆盖

为了证明他们的概念,研究人员在绵羊的下颌骨上做了一个矩形缺陷。 他们为3D印刷创建了一个模板,并印制了一个植入式模具和一个垫片,两者都由PMMA制成,也称为骨水泥。 间隔物的目标是促进愈合并防止瘢痕组织填充缺损部位。

他们从动物模型的肋骨中移除了足够的骨骼以暴露骨膜,骨膜用作干细胞和脉管系统的来源,以在模具内种植支架材料。 测试组包括压碎的肋骨或合成磷酸钙材料以制备生物相容性支架。

将肋条侧面打开以形成紧密界面的模具在移除之前保持原位九周并转移到缺陷部位,更换间隔物。 在动物模型中,针对旧组织和软组织的新骨骼在周围生长并覆盖该部位。

为什么排骨?

“我们选择使用肋骨,因为它们很容易被接触,并且有丰富的干细胞和血管来源,它们会渗入支架并长成与患者相匹配的新骨组织,”Mikos说。 “不需要外源性生长因子或细胞,这会使监管审批程序复杂化并转化为临床应用。”

肋骨提供了另一个优势。 “我们可以同时在多个肋骨上生长新骨,”共同作者Gerry Koons说,他是Rice和贝勒医学院的医学博士/博士生,目前在Mikos实验室工作。

Mikos说,使用PMMA作为模具和垫片是一个简单的决定,因为它已被规范为生物应用的医疗设备数十年。 在第二次世界大战中,当战斗机使用PMMA挡风玻璃时,医生注意到受伤飞行员中嵌入的碎片不会引起炎症,因此认为它是良性的。 虽然该研究的最初目标是改善战场伤害的治疗,但大局还包括平民手术。

结果出现在 诉讼中的国家科学院院士.

作者简介

其他共同作者来自赖斯; 德克萨斯大学休斯顿健康科学中心; 贝勒医学院; Synthasome,Inc.,San Diego; 和荷兰Radboud大学医学中心。

武装部队再生医学研究所资助了这项研究。 该研究的其他支持来自国立卫生研究院,Osteo科学基金会,Barrow学者计划以及Robert和Janice McNair基金会。

来源: 莱斯大学

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