生体活性材料: 段階的な孔サイズを持つ DLP 3D プリントスキャフォールドが骨再生を促進

出典: EngineeringForLife

人間の長骨には孔の大きさの勾配があり、外側の高密度の皮質骨にはより小さな孔があり、内側の緩い海綿骨にはより大きな孔があります。しかし、従来の製造方法の限界により、ほとんどの骨組織工学 (BTE) スキャフォールドは依然として均質な多孔質構造に基づいており、天然の骨組織の階層構造をシミュレートすることが困難です。細孔サイズ傾斜（PSG）スキャフォールドは、バイオニック多孔質構造を通じて骨組織の再生を促進し、骨欠損の治療に大きな応用の見込みがあります。

これを踏まえ、香港大学の王敏教授と南方科技大学の白家明教授/劉超教授のチームは、デジタル光処理（DLP）3D印刷技術を使用して、二相性リン酸カルシウム（BCP）の骨組織工学スキャフォールドを準備しました。関連する結果は、「段階的な孔サイズを特徴とする 3D プリント二相性リン酸カルシウムスキャフォールドによる骨再生の促進」というタイトルで Bioactive Materials に掲載されました。

要点:
（１）三重周期最小面（TPMS）ジャイロユニットを用いて均一孔径ブラケットとPSGブラケットを作製した。 BTE スキャフォールドには、より小さな周辺孔 (400 μm) とより大きな中心孔 (400、600、800、および 1000 μm) があります。これらは 400-400、400-600、400-800、および 400-1000 のスキャフォールドであり、すべて 70 vol% の多孔度を維持します。

（２）DLP 3Dプリンティング技術により、二相性リン酸カルシウム（BCP）を用いて高忠実度のPSG BCPスキャフォールドを作製した。均一な孔径を持つBCPスキャフォールドと比較して、PSG BCPスキャフォールドは生体適合性と物質移動性能が優れている。

（３）孔径400～800のPSGスキャフォールドは、高い圧縮特性と透過性を維持しながら、体外で骨形成を促進し、体内で新生血管形成と新しい骨の形成を改善することができる。

要約すると、本研究では、DLP 3D 印刷技術を使用して、均一な孔サイズ、周辺部の小さな孔、中央部の大きな孔を持つ PSG BCP スキャフォールドを設計および準備し、幾何学的構造が圧縮性能に大きな影響を与えることを示しています。同時に、骨再生のためのバランスのとれた力学、物質輸送、生物学的特性を実現するために、骨組織工学スキャフォールドの構造設計と最適化が重要であることも明らかになりました。

出典: https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.11.024

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