我国科研团队开出发新型3D生物打印复合材料

近日，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场中心王俊峰研究员团队开发出新型3D生物打印复合材料，用于组织工程修复领域，并取得了系列研究进展。相关成果日前发表在国际期刊《材料与设计》和《国际生物大分子杂志》上。

生物硼基玻璃（BBG）是一种生物活性材料，在骨组织修复和再生医学中已有广泛应用，在3D生物打印材料中的应用展现出巨大潜力。在骨组织修复中，研究团队利用BBG的独特理化特性，结合生物支架体单元设计了含有不同BBG含量的定制复合材料，并通过选择性激光烧结技术3D打印出高质量的骨缺损修复支架。实验结果表明，BBG的加入显著改善了支架的综合性能，包括适宜的孔隙率、机械强度、亲水性、体外降解速率、细胞相容性、成骨分化能力及体内成骨和血管生成的生物学性能。

在软组织修复中，基于对BBG的特殊内外生物矿化特性的深入研究，团队将BBG颗粒引入海藻酸钠中，构建了高精度3D打印的BBG-SA生物墨水。研究表明，BBG与海藻酸钠结合后，能够有效诱导降解并释放钙离子，启动海藻酸钠的内部凝胶化过程。同时，作为填料，BBG还解决了进行外部交联时造成的凝胶化不均匀和显著收缩问题。通过挤出式3D打印技术，团队设计了含有不同BBG含量的3D打印水凝胶复合支架，其表现出最佳的可打印性、打印精度和成型收缩，展示了在组织工程3D生物打印中的应用潜力。

研究还表明，这些新型生物墨水还展现出优异的生物相容性，增强了MC3T3-E1细胞在支架表面的黏附和增殖，并促进了软组织相关基因和蛋白质的表达。