張勝民教授團(tuán)隊(duì)在3D打印專用生物材料和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域獲進(jìn)展

近日，國際生物材料領(lǐng)域排名第一的期刊《生物材料》(Biomaterials)刊登了一則最近研究進(jìn)展，華中科技大學(xué)先進(jìn)生物材料與組織工程研究中心張勝民教授團(tuán)隊(duì)利用3D打印專用生物材料成功再生修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨/骨綜合缺損的研究進(jìn)展。該論文以杜瑩瑩博士和劉浩明博士為共同第一作者，張勝民和A. Mikos教授為共同通訊作者，王江林教授、馬軍副教授、楊琴博士等參與部分研究工作。

該項(xiàng)成果突顯了三大亮點(diǎn)：
一是采用具有完全獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的3D打印專用生物材料;
二是利用3D打印技術(shù)構(gòu)建出關(guān)節(jié)軟骨/骨組織的復(fù)雜仿生結(jié)構(gòu)支架;
三是仿生支架在無需預(yù)置任何活細(xì)胞和生長因子條件下，實(shí)現(xiàn)了關(guān)節(jié)軟骨/骨綜合缺損的再生修復(fù)。
特別是第三點(diǎn)，無活細(xì)胞和生長因子產(chǎn)品更易于被FDA、CFDA注冊批準(zhǔn)，從而為實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)技術(shù)的快速轉(zhuǎn)化奠定了基礎(chǔ)。

在3D制造浪潮尚未形成之際，張勝民帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)積極研判和把握世界科技發(fā)展大勢，超前布局生物3D打印領(lǐng)域研究，取得了系列3D打印專用生物材料核心關(guān)鍵知識(shí)產(chǎn)權(quán)。在3D打印歷史上，華科快速原型制造團(tuán)隊(duì)一直占據(jù)國內(nèi)外該領(lǐng)域的重要地位，特別是在3D大型制造設(shè)備和復(fù)雜構(gòu)件領(lǐng)域，做出了系列創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。但是，當(dāng)時(shí)在生物3D打印領(lǐng)域國際上仍難有大的突破。從2004年開始，團(tuán)隊(duì)就積極思考如何將我校在快速成型制造領(lǐng)域強(qiáng)大的通用技術(shù)和學(xué)科基礎(chǔ)轉(zhuǎn)化為生物3D打印的獨(dú)特優(yōu)勢這一重要課題。

研究發(fā)現(xiàn)，一段時(shí)間制約生物3D打印發(fā)展的技術(shù)瓶頸是缺乏適用的3D打印專用生物材料。這一點(diǎn)類似于我國在激光印刷領(lǐng)域的遭遇，其技術(shù)瓶頸不是制造打印機(jī)而是“墨粉”技術(shù)掌控在國外少數(shù)大公司手里。生物3D打印領(lǐng)域更是鮮有和缺少這樣的“生物墨粉”。課題組根據(jù)生物體組織結(jié)構(gòu)精細(xì)和高度多級有序的特征，提出并發(fā)明了一系列“微納生物磚—生物微球”、“生物墨水”及其制造技術(shù)，獲得中國授權(quán)發(fā)明專利20余項(xiàng)。這些微球和微納建筑單元可進(jìn)一步復(fù)合或攜載活細(xì)胞、藥物和生長因子。上述概念的提出和知識(shí)產(chǎn)權(quán)獲得要早于國內(nèi)外同類工作7-10年左右。目前該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的系列3D打印專用生物材料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化和規(guī)模生產(chǎn)。

基于上述發(fā)明和轉(zhuǎn)化，團(tuán)隊(duì)同時(shí)在3D打印專用生物材料前沿基礎(chǔ)研究領(lǐng)域也獲重要進(jìn)展，成果發(fā)表在包括《美國化學(xué)學(xué)會(huì) 納米》(ACS Nano)， 《生物技術(shù)進(jìn)展》(Biotechnology Advances)等國際一流期刊上，部分成果還被選作《先進(jìn)健康材料》(Advanced Healthcare Materials)及《納米尺度》(Nanoscale)等雜志的封面文章。

團(tuán)隊(duì)最新發(fā)表在《生物材料》的工作，挑戰(zhàn)了關(guān)節(jié)軟骨和軟骨下骨綜合缺損再生修復(fù)這項(xiàng)世界性難題，通過采用具有完全獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的3D打印梯度微球?qū)Ｓ蒙�物材料與選擇性激光3D燒結(jié)技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建出以連續(xù)梯度微球?yàn)椤敖ㄖ�單元”的多層仿生關(guān)節(jié)軟骨/軟骨下骨缺損支架，完成體內(nèi)外生物安全性評價(jià)，然后植入選定動(dòng)物模型進(jìn)行研究，最后實(shí)現(xiàn)了關(guān)節(jié)綜合缺損部位的高質(zhì)量再生修復(fù)，并顯示出重要的臨床轉(zhuǎn)化前景。

來源：華中科技大學(xué)
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