含有金属粒子的纳米墨水3D打印支架在根治肿瘤方面的研究进展

近年来关于生物材料3D打印的研究的发展迅速，因其所构成的3D组织在多细胞结构和人体组织的机械异质性非常相似，打印出来的生物组织可提供给患者充当移植物，所以生物打印在医学领域显现出巨大的潜力。东莞理工大学的王翀团队在期刊《Small Methods》发表了最新研究，用含有金属粒子的纳米墨水3D打印支架可以有效治疗肿瘤和肿瘤引起的骨缺陷。

大约 70% 的乳腺癌患者会发生骨转移。转移性肿瘤的手术切除常导致骨侵蚀破坏，极大地阻碍了乳腺癌骨转移患者的治疗和后康复。

由纳米墨水 3D 打印的双功能支架被制造出来，用以同时消除肿瘤细胞并修复与肿瘤相关的骨缺损。金属聚多巴胺 (PDA) 纳米粒子 (FeMg-NPs) 可以有效地原位加载和持续释放金属离子 Fe3+ 和 Mg2+。Fe3+发挥化学动力学疗法与PDA诱导的光热疗法协同作用，在NIR激光下进行有效的光热转换，有效消除骨转移瘤。同时，骨性多孔 3D 支架中骨诱导性 Mg2+ 的持续释放增强了骨缺损处的新骨形成。

方案： 一种多功能复合支架，由含有 FeMg-NPs 的纳米墨水和基于微挤压的 3D 打印在低温环境下构建。多功能支架旨在骨转移肿瘤中发挥双重功能：1）金属PDA纳米墨水的PTT效应和原位3D打印支架Fe3+离子的CDT电位可以杀死残留的肿瘤；2) 骨性多孔 TCP/PLGA 环境中持续释放的骨诱导性 Mg2+ 离子可以改善手术切除或骨转移瘤侵蚀引起的骨缺损中的新骨形成

如上图的方案所示，研究团队用含Fe3+ 和 Mg2+ 的金属 PDA 纳米粒子（FeMg-NPs）结合纳米墨水构建了一个双功能 3D 打印支架（FeMg-SC）。Fe3+  掺入基于PDA 的支架可能会产生有效的CDT/PTT 协同作用以有效杀死肿瘤细胞，而Mg2+ 的掺入可以增强成骨细胞分化以有效修复肿瘤相关的骨缺损。 团队进行了体外和体内实验以探索新型纳米墨水基支架的上述双功能治疗效果。

整合骨转移性肿瘤治疗和骨缺损修复为目标，团队制造了嵌入了 Fe3+ 和 Mg2+ 的金属 PDA 纳米粒子（FeMg-NPs）的双功能 3D 打印支架。手术切除病变骨组织后，将 3D 打印支架植入骨缺损区。实验结果表明，引入的嵌入Fe3+ 的 PDA 纳米颗粒有助于 PTT/CDT效应，以达到治疗转移性肿瘤手术切除后骨缺损内残余肿瘤组织的作用。此外，在 3D 支架生物降解过程中持续释放的 Mg2+ ，几个月后在缺损区域发挥了骨再生的作用。这项工作展示了一种新策略，可使用含金属纳米粒子的新型 3D 打印支架来根除肿瘤并修复肿瘤相关的骨缺损。

文章链接:

https://doi.org/10.1002/smtd.202100536

生物打印材料在未来的医学临床使用上具有广阔的应用前景。由轻子纳米研发的生物材料3D打印机M01-005采用近场直写的技术，可打印用于血管修复、皮肤修复、生物补片等生物组织修复材料，应用广泛。可更换静电纺丝模块和不同的收集装置；可根据实验需求更换不同模块；配合软件辅助，自定义图案化打印路径。是一款科研实验好帮手。

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