光垒智造固化陶瓷3D打印助力中大口腔医院3D打印颅颌支架开发

3D打印生物支架是一种有效的手段，能使颅颌面大面积骨组织缺损再生具有良好维持成骨空间作用，然而颅颌面骨组织与其他部位的骨组织不同的是，颅颌面的骨组织的上层解剖层次主要是皮肤(上皮)以及皮下组织，而四肢的骨组织上多是由肌肉直接附丽。由于皮下组织中存在大量的纤维组织和血供，口腔颌面部的骨缺损中植入生物支架后，募集炎症细胞，根据植入物材料的性质的不同，炎症细胞反应后分泌一系列细胞因子，诱导成纤维细胞的增殖分化，形成“炎症纤维复合体”，造成严重的炎症异物反应和纤维包裹，影响骨组织的愈合再生。

为了解决这个问题，临床过程以及研究中常常在植入骨组织支架，例如羟基磷灰石后，在其上端置入生物膜抵挡成纤维细胞的长入防止纤维包裹的产生干扰骨再生进程，然而该过程存在许多不便之处，包括增加临床的工作量和难度、增加患者的治疗费用等。因此中山大学光华口腔医院陈泽涛教授团队提出采用3D打印的方法来制得一种可以调控“炎症纤维复合体”并起到骨支撑作用的材料，该材料可解决3D打印的生物支架材料植入体内之后引起的炎症反应，从而造成过厚的纤维包裹，影响颅颌骨组织再生，以及3D打印羟基磷灰石精度低的问题，提出一种打印精度高，且可以改善炎症微环境，减少异物反应以及纤维包裹的免疫调节颗粒，从而实现抑制异物反应引起的纤维包裹的陶瓷骨支架材料，该支架由佛山市光垒智能制造有限公司提供的可见光陶瓷3D打印设备制备。该成果成果近期发表在中科院一区Top期刊《Chemical Engineering Journal》（影响因子15.1）。

△图1发表在中科院一区Top期刊《Chemical Engineering Journal》

早在2021年，中山大学光华口腔医院、北京化工大学、佛山市光垒智能制造有限公司就成立科研团队，共同对“牙科-齿科-补骨”相关的陶瓷3D打印技术进行研讨，并瞄准解决能够调控“炎症-纤维复合体”的颅颌面陶瓷骨支架制备进行研发。该支架的核心是如何制备高精度的陶瓷支架，由于氧化锆和羟基磷灰石具有较强的光折射和散射，羟基磷灰石和纳米氧化锆3D打印效率较慢，使得打印层之间的附着力降低，层间裂纹增加，精度降低。

为了解决这一问题，光垒智造针对颅颌面陶瓷骨支架研发了一台长波长光固化陶瓷3D打印设备，并研发了可在长波长波段能够固化的陶瓷浆料，该设备可有效降低传统紫外光固化时造成的陶瓷颗粒散射，并减小陶瓷浆料中掺入物的生物活性。该团队采用该系统制造不同比例的HA/纳米氧化锆支架，使其具有操纵dectin-1的能力，并揭示了dectin-1与支架之间的相互作用，在体内评估了HA/纳米氧化锆支架对其抵抗软组织侵袭的影响和最终的骨再生结果。科研团队提出了一种新的赋予材料具有抗软组织侵犯功能的颅颌面骨组织再生策略，有利于临床引导颅颌面骨增强的优化。

△图2 中山大学光华口腔医院用于颅颌面陶瓷骨支架制备的可见光陶瓷3D打印设备

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