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丝素蛋白增强PLA可制造3D打印交锁髓内钉以治疗骨折

时间:2019-12-25 10:55 来源:南极熊 作者:中国3D打印网 阅读:
        骨干骨折是一种常见的骨折,它发生在长骨的骨干上,如股骨,可以用带锁的钉子来治疗,钉子插入骨中,并在末端用螺钉固定。但由于长时间植入钉子可能会出现并发症,比如不锈钢等材料不能为细胞提供良好的生物环境,最终需要移除这些钉子。
     泰国清迈大学的一组研究人员近日发表了一篇论文《从四种不同的泰国本地丝茧中提取和制备丝素蛋白,用于骨植入应用》介绍了关于他们使用PLA进行的工作,并使用本地采购的丝素蛋白材料进行了增强,以3D打印生物复合材料制作带锁钉子。蚕丝看起来感觉柔软,但是蛋白质纤维由75%的生物相容性丝蛋白制成,这是一种坚固不可溶的材料,在医学领域有多种应用,包括伤口缝合、伤口愈合和组织工程。
       研究人员写道:“先前的研究证明,丝心蛋白具有良好的生物学和机械性能,例如生物相容性,生物降解性,水渗透性,无细胞毒性以及丝纤维的强度和弹性。丝纤维的极限抗拉强度为740 MPa,而胶原蛋白和聚乳酸的极限抗拉强度分别仅为0.9至7.4和28至50 MPa。”该团队选择了四种本地泰国家蚕丝茧以提取丝素蛋白:Nangnoi Srisaket-I(NN),Nanglai(NL),Luang Saraburi(LS)和J108。他们将茧切成小块,然后将其脱胶,漂洗并干燥24小时,然后再溶解于溶剂中。


将所得溶液在去离子水中浸泡三天,每天更换水,然后将透析的丝溶液过滤并冷冻。最后,为了产生海绵,将冷冻的溶液冻干(冷冻干燥)。研究人员写道:“提取后,通过扫描电子显微镜(SEM),能量色散X射线(EDS)和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)对每种蚕茧的纤维蛋白进行表征并比较其物理性质 。然后,对人类胎儿成骨细胞系进行了细胞活力和细胞毒性的生物学测试。”


研究人员使用FTIR光谱法研究了“再生的每个丝支架中的纤维蛋白蛋白的构型”,每个物种均显示出典型的随机卷曲结构和Beta-sheet结构。SEM和EDS测试表明,每种丝素蛋白种类均具有相互连接的孔,平均尺寸为10-60微米。


研究小组写道:“如图4所示,丝素蛋白的重量百分比仅由碳(C),氮(N)和氧(O)元素组成,它们象征着家蚕的蛋白质化合物。”

最后,对四种丝素蛋白溶液进行了Alamar蓝分析,以观察细胞活力并确认它们无毒。研究人员指出:“每种蚕丝与对照的比较表明,所有支架的细胞活力百分比均不是显着的对照(p值> 0.05),如图5所示。”

该测试的结果表明它们都具有非细胞毒性,这意味着它们可以安全地用于动物和人体。


据了解,该研究小组在未来的研究中,将采用3DP工艺来增强生物性能中最好的蚕丝,以增强PLA带锁钉子。从结果来看,所有丝茧物种都具有非细胞毒性能力,可在人体或动物体内使用而不会造成危害。对于未来的工作,将对丝素蛋白增强PLA的3DP生物复合长丝进行测试,并观察其他功能,例如细胞增殖能力,机械性能和生物3D打印状态等。

(责任编辑:中国3D打印网)

weixin
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