image: researchers from Shanghai Key Laboratory of Orthopaedic Implants at Shanghai Ninth People's Hospital affiliated to Shanghai Jiao Tong University School of Medicine developed an effective method for management of bone defects in diabetes patients view more
Credit: Jinwu Wang, Shanghai Jiao Tong University
糖尿病可加重患者的骨质疏松程度，导致此类患者骨折的发生率较正常人群高4倍左右。由于在糖尿病骨缺损局部，在控制炎症反应过程中发挥关键作用的两种类型巨噬细胞比例的变化，从而极易诱发骨缺损局部的炎症反应加重，这种炎症反应会继续阻碍骨折后新生血管的生成。更重要的是在高糖条件下，骨再生能力也显著受损。因此，修复糖尿病患者骨折后的骨缺损是临床医生面临的一个很棘手的难题。
来自中国的上海交通大学王金武教授团队，利用3D生物打印技术制备新型可促进骨修复的支架，首次为此类骨缺损修复提供了一种新的思路和方法。他们研发了在3D生物打印支持下制备的支架里注入了骨髓干细胞、骨形态发生蛋白4（BMP-4）、巨噬细胞和一种因子输送系统的新型骨修复支架。
该项研究结果已经在线发表，3月将出版在《Bioactive Materials》杂志上。
该研究项目的主持人和文章的通讯作者上海交通大学创新医疗器械注册研究与临床转化服务中心主任王金武教授如是说，“要制备出能够修复糖尿病患者骨折的骨支架，首先要解决的问题是，生物墨水必须具有良好的“可打印性”，就是生物墨水要有良好的机械稳定性以及良好的支持细胞生长能力的生物相容性。我们测试过许多市面上已有的生物墨水只能够满足上述的部分特性。”
他们在科研设计上，首先提出 “要制备出可打印此类生物支架的墨水这一关键问题”
研究人员创新性的提出将骨髓间充质干细胞、骨形态发生蛋白4和巨噬细胞载入生物墨水中，同时，为了缩短骨形成的时间，在材料中又增加了一种药物输送系统——介孔二氧化硅纳米颗粒，即用于药物输送的无机纳米颗粒。从而实现了采用3D生物打印“生物墨水”输送促进骨骼生长的活细胞，达到了更好地控制成骨细胞的分布和沉积，他们还在选择调控两种类型巨噬细胞的正常比例方面取得了突破。成功的制备出满足3D打印制备具有精确形状和功能结构的骨支架要求的配方。
王金武教授认为，“他们先后调整了多次配方的比例，现在应用的这种配方比例制备的生物骨支架，已经在实验大鼠体中观察到明显的新骨形成。”
他们这种新型骨支架区别与以往其他骨支架的特点，在于使用常规的3D打印技术与创新性的材料配方制造的新型骨支架，具有多种能力，可以加速对糖尿病骨折患者骨缺损的修复。
未来，研究人员提出要在此基础上，进一步设计和打印出改善孔结构的生物支架，允许支架内更好的血液流动，更好的增强免疫系统的调节能力，从而更好地促进骨骼和血管的发育。有了这些更加适合人体骨修复的附加效果，该技术将进一步缩短糖尿病患者骨修复的病理过程。
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转化医学国家重大科技基础设施（上海）-创新医疗器械注册研究与临床转化服务中心
创新医疗器械注册研究与临床转化服务中心于2019年1月开始筹备，依托转化医学国家重大科技基础设施（上海）于2020年11月正式成立，聚焦生物医药产业的临床转化，2019年1月初，“定制式增材制造膝关节矫形器”获批到国内第一个3D打印医疗器械注册证，也是注册人制度下科研机构申请到的国内首张医疗器械注册证，且参与了国内多部3D打印医疗器械标准制定。采用“产学研医管用”相结合的发展模式，融合“科研”与“转化”，通过长期的研发经验开拓的创新转化平台，涵盖了药物与医疗器械产品的研发、临床试验、注册的全生命周期管理，秉承严谨、高效、创新的理念，与国内知名科研院所、第三方检测机构、各级医疗器械协会等长期合作。致力于为创新医疗器械转化提供机制健全、流程合规的专业化、工程化、产业化的“一站式”服务。
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Bioactive Materials