本網訊（記者 鹿嘉惠）近日，記者從中國科學院合肥物質科學研究院了解到，該院強磁場中心研究員王俊峰及其團隊研發出新型3D生物打印復合材料，用于組織工程修復領域，并取得了系列研究進展。相關成果日前發表在國際期刊《材料與設計》和《國際生物大分子雜志》上。
3D生物打印技術，作為前沿的生物制造技術，通過使用活細胞、支架材料、生長因子等生物活性物質來構建復雜的生物組織，能夠模仿天然組織的功能和形態，在生物組織修復中具有眾多優勢。
目前，常用的3D生物打印材料包括用于硬組織修復的聚己內酯和聚乳酸-羥基乙酸共聚物，以及用于軟組織修復的水凝膠（如明膠、海藻酸鹽、透明質酸），但這些材料仍有可優化的空間，特別是在材料的生物相容性、機械性能、可降解性和打印精細度等方面。
生物硼基玻璃（BBG）是一種生物活性材料，能夠與人體組織、細胞進行良好相容，還能被機體識別并促進組織的整合，在骨組織修復和再生醫學中已有廣泛應用。在骨組織修復中，研究團隊利用生物硼基玻璃的獨特理化特性，結合生物支架體單元，設計了含有不同生物硼基玻璃含量的定制復合材料，并通過選擇性激光燒結技術3D打印出高質量的骨缺損修復支架。
實驗結果表明，生物硼基玻璃的加入顯著改善了支架的綜合性能，包括適宜的孔隙率、機械強度、親水性、體外降解速率、細胞相容性、成骨分化能力及體內成骨和血管生成的生物學性能。
在軟組織修復中，團隊基于對生物硼基玻璃的特殊內外生物礦化特性的深入研究，將BBG顆粒引入海藻酸鈉（SA）中，構建了高精度3D打印的BBG-SA生物墨水。研究表明，BBG與SA結合后，能夠有效誘導降解并釋放鈣離子，啟動海藻酸鈉的內部凝膠化過程。同時，BBG作為填料，解決了傳統使用氯化鈣進行外部交聯時，造成的凝膠化不均勻和顯著收縮問題。通過擠出式3D打印技術，團隊設計了含有不同BBG含量的3D打印水凝膠復合支架，并系統評估了BBG-SA水凝膠的流變特性、打印精度和成型收縮情況。
結果表明，添加BBG顯著改善了海藻酸鈉在3D打印中的低打印精度和成型收縮問題，其中0.5%的BBG-SA配方表現出最佳的可打印性、打印精度和成型收縮，展示了該材質在組織工程3D生物打印中的應用潛力。