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  天津大學劉文廣教授課題組、中科院先進技術研究院的阮長順副研究員、香港大學李嘉誠醫學院的呂維加教授課題組日前在ACS Biomaterials Science & Engineering上發表了一篇介紹專用于支持骨細胞生長的3D打印材料的文章：3D-printed high strength bioactive supramolecular polymer/clay nanocomposite hydrogel scaffold for bone regeneration，論文的第一作者為翟欣昀博士。

  該聚(N-丙烯酰基甘氨酰胺)—粘土(PNAGA-Clay)納米復合水凝膠的研究首次將三維打印高強度水凝膠支架應用于骨組織修復中。

  水凝膠廣泛用于組織再生，因為其分子結構與生物體內天然的細胞外基質（ECM）相似。其作用都是為周圍的活細胞提供結構和營養。支撐結構和營養環境因組織類型而異，例如動脈需要管狀結構，骨細胞則在多孔材料中繁殖得更好。

  凝膠中PNAGA側鏈雙酰胺多重氫鍵作用，賦予了該凝膠體系優異的力學性能——打印出的支架可以被隨意彎折，甚至能承受汽車車體的碾壓且能迅速恢復原貌，承受高壓后的支架結構保持良好。同時，該凝膠支架在PBS溶液中長期浸泡后，不會發生明顯溶脹且穩定性良好，該特性對于三維打印水凝膠支架后形貌的保持至關重要。

  本研究通過利用3D打印的方式注入凝膠和粘土顆粒—一種與人骨自然相似的材料，用于治療不同程度的骨折。材料的基礎是氫鍵，通過紫外線反應及可附著的分子，顯示出高度靈活的機械性能。研究人員通過添加不同量的粘土顆粒來控制材料的結構和流動之間的平衡。

  打印體系中納米粘土作為物理交聯劑的引入在進一步提高凝膠支架力學強度的同時，實現了常溫下先打印后聚合的易于操作的三維打印方法，且打印后的三維支架在光引發聚合前結構保持良好，不會發生塌陷。更重要的是體內體外實驗均表明，納米粘土中含有的活性離子，可以促進成骨細胞在支架上的增殖以及分化，并有效地促進新生骨組織在缺損部位甚至支架內部的生長。

  總而言之，氫鍵單體與各種生物活性無機納米粒子的3D打印將為用于治療精確和個體化修復骨缺損和退化構建承載組織工程支架開辟新的途徑。

  原文鏈接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsbiomaterials.7b00224