利用生物3D打印機(jī)研發(fā)的智能雙層支架助力骨腫瘤術(shù)后康復(fù)新路徑
骨腫瘤切除術(shù)后，腫瘤復(fù)發(fā)與骨缺損修復(fù)是困擾患者和醫(yī)生的兩大難題。傳統(tǒng)治療中，植入物僅能修復(fù)骨組織，卻無(wú)法應(yīng)對(duì)腫瘤微環(huán)境引發(fā)的免疫抑制。如今，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院團(tuán)隊(duì)借助先進(jìn) 3D 生物打印技術(shù)，研發(fā)出兼具免疫調(diào)節(jié)與骨再生功能的智能支架，為骨腫瘤術(shù)后治療帶來(lái)突破性進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表于《Bioactive Materials》期刊。
本研究的關(guān)鍵技術(shù)支撐，是來(lái)自瑞典哥德堡的Cellink LUMEN X生物3D打印機(jī)。這款設(shè)備以其卓越的打印精度和生物相容性適配能力，成為醫(yī)用支架制備的核心工具：
· 打印參數(shù)：在室溫環(huán)境下，通過(guò) 405nm 可見(jiàn)光照射 30 秒實(shí)現(xiàn)支架的光交聯(lián)固化，確保生物材料的活性與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
· 支架規(guī)格：根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求精準(zhǔn)打印不同形態(tài)支架 —— 體外實(shí)驗(yàn)用長(zhǎng)方體支架（邊長(zhǎng) 10mm× 高度 2mm），體內(nèi)實(shí)驗(yàn)用圓盤(pán)狀支架（直徑 8mm× 高度 2mm），完美適配不同場(chǎng)景的研究需求。
· 材料適配：高效兼容磷酸鈣（CPC）基生物墨水，該墨水添加 5wt% 甲基丙烯酸酯透明質(zhì)酸（HAMA）水溶液及 0.5% w/v 鋰基光引發(fā)劑，經(jīng)優(yōu)化固液比調(diào)配后，具備優(yōu)異的成型性與骨傳導(dǎo)性。
支架創(chuàng)新設(shè)計(jì)：“墨水 + 涂層” 雙重保障，實(shí)現(xiàn)雙階段治療
腫瘤微環(huán)境中，巨噬細(xì)胞集落刺激因子（MCSF）會(huì)誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞極化為 M2 型腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAMs），引發(fā)免疫抑制并加速腫瘤復(fù)發(fā)。而 Cellink 打印機(jī)制備的支架通過(guò)以下機(jī)制破解困局：
· 局部緩釋藥物：水凝膠涂層實(shí)現(xiàn) GW2580 的緩慢釋放，持續(xù)阻斷 CSF-1R 信號(hào)通路，抑制巨噬細(xì)胞向 M2 型極化，同時(shí)減少破骨細(xì)胞分化，從源頭切斷腫瘤復(fù)發(fā)與骨破壞的關(guān)聯(lián)。
· 雙向調(diào)控免疫：將 M2 型巨噬細(xì)胞重編程為具有抗腫瘤活性的 M1 型，提升局部免疫殺傷能力，同時(shí)不影響骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的增殖與成骨分化，為后期骨修復(fù)保駕護(hù)航。
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：體內(nèi)外均顯卓越療效，低劑量更安全
臨床價(jià)值：3D 生物打印技術(shù)引領(lǐng)醫(yī)用植入物升級(jí)
Cellink 認(rèn)證的中國(guó)授權(quán)經(jīng)銷(xiāo)商：
上海跡亞國(guó)際商貿(mào)有限公司
Gaia China Co.,Ltd.
核心設(shè)備：Cellink 3D 生物打印機(jī)，精準(zhǔn)定制醫(yī)用支架
本研究的關(guān)鍵技術(shù)支撐，是來(lái)自瑞典哥德堡的Cellink LUMEN X生物3D打印機(jī)。這款設(shè)備以其卓越的打印精度和生物相容性適配能力，成為醫(yī)用支架制備的核心工具：
· 打印參數(shù)：在室溫環(huán)境下，通過(guò) 405nm 可見(jiàn)光照射 30 秒實(shí)現(xiàn)支架的光交聯(lián)固化，確保生物材料的活性與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
· 支架規(guī)格：根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求精準(zhǔn)打印不同形態(tài)支架 —— 體外實(shí)驗(yàn)用長(zhǎng)方體支架（邊長(zhǎng) 10mm× 高度 2mm），體內(nèi)實(shí)驗(yàn)用圓盤(pán)狀支架（直徑 8mm× 高度 2mm），完美適配不同場(chǎng)景的研究需求。
· 材料適配：高效兼容磷酸鈣（CPC）基生物墨水，該墨水添加 5wt% 甲基丙烯酸酯透明質(zhì)酸（HAMA）水溶液及 0.5% w/v 鋰基光引發(fā)劑，經(jīng)優(yōu)化固液比調(diào)配后，具備優(yōu)異的成型性與骨傳導(dǎo)性。
支架創(chuàng)新設(shè)計(jì)：“墨水 + 涂層” 雙重保障，實(shí)現(xiàn)雙階段治療
依托 Cellink 3D 生物打印機(jī)的精準(zhǔn)打印能力，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了 “核心 + 涂層” 的雙層結(jié)構(gòu)支架，實(shí)現(xiàn) “早期抑瘤、后期再生” 的有序治療：
· 核心層：以 CPC 為基礎(chǔ)材料，打印后經(jīng) 37℃去離子水浸泡水合，表面形成類(lèi)骨羥基磷灰石納米顆粒，與人體骨組織成分高度相似，為骨再生奠定基礎(chǔ)。
· 功能涂層：在支架表面逐層涂覆羥丁基殼聚糖（HBC）與氧化硫酸軟骨素（OCS），通過(guò)原位交聯(lián)形成水凝膠層。該涂層不僅提供豐富磺酸基團(tuán)，通過(guò)靜電作用穩(wěn)定負(fù)載 CSF-1R 抑制劑 GW2580，還能在治療初期隔絕有害生長(zhǎng)因子，保護(hù)骨修復(fù)區(qū)域。
· 核心層：以 CPC 為基礎(chǔ)材料，打印后經(jīng) 37℃去離子水浸泡水合，表面形成類(lèi)骨羥基磷灰石納米顆粒，與人體骨組織成分高度相似，為骨再生奠定基礎(chǔ)。
· 功能涂層：在支架表面逐層涂覆羥丁基殼聚糖（HBC）與氧化硫酸軟骨素（OCS），通過(guò)原位交聯(lián)形成水凝膠層。該涂層不僅提供豐富磺酸基團(tuán)，通過(guò)靜電作用穩(wěn)定負(fù)載 CSF-1R 抑制劑 GW2580，還能在治療初期隔絕有害生長(zhǎng)因子，保護(hù)骨修復(fù)區(qū)域。
技術(shù)原理：精準(zhǔn)調(diào)控巨噬細(xì)胞，打破 “腫瘤復(fù)發(fā) - 骨損傷” 循環(huán)
腫瘤微環(huán)境中，巨噬細(xì)胞集落刺激因子（MCSF）會(huì)誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞極化為 M2 型腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAMs），引發(fā)免疫抑制并加速腫瘤復(fù)發(fā)。而 Cellink 打印機(jī)制備的支架通過(guò)以下機(jī)制破解困局：
· 局部緩釋藥物：水凝膠涂層實(shí)現(xiàn) GW2580 的緩慢釋放，持續(xù)阻斷 CSF-1R 信號(hào)通路，抑制巨噬細(xì)胞向 M2 型極化，同時(shí)減少破骨細(xì)胞分化，從源頭切斷腫瘤復(fù)發(fā)與骨破壞的關(guān)聯(lián)。
· 雙向調(diào)控免疫：將 M2 型巨噬細(xì)胞重編程為具有抗腫瘤活性的 M1 型，提升局部免疫殺傷能力，同時(shí)不影響骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的增殖與成骨分化，為后期骨修復(fù)保駕護(hù)航。
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：體內(nèi)外均顯卓越療效，低劑量更安全
體外實(shí)驗(yàn)：信號(hào)通路阻斷率顯著，骨再生潛力突出
借助 Cellink 打印機(jī)制備的支架，體外實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出優(yōu)異的生物學(xué)活性：釋放的 GW2580 高效抑制 CSF-1R 及下游 AKT、NF-κB 通路磷酸化（P<0.001），M2 型巨噬細(xì)胞比例降至 5.82%；后期支架能促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞黏附與成骨分化，ALP 陽(yáng)性區(qū)域顯著大于對(duì)照組，證實(shí)其骨再生潛力。
體內(nèi)實(shí)驗(yàn)：腫瘤抑制效果顯著，生物相容性優(yōu)異
借助 Cellink 打印機(jī)制備的支架，體外實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出優(yōu)異的生物學(xué)活性：釋放的 GW2580 高效抑制 CSF-1R 及下游 AKT、NF-κB 通路磷酸化（P<0.001），M2 型巨噬細(xì)胞比例降至 5.82%；后期支架能促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞黏附與成骨分化，ALP 陽(yáng)性區(qū)域顯著大于對(duì)照組，證實(shí)其骨再生潛力。
體內(nèi)實(shí)驗(yàn)：腫瘤抑制效果顯著，生物相容性優(yōu)異
在小鼠 4T1 乳腺癌骨轉(zhuǎn)移模型中，Cellink 打印的 GW2580 負(fù)載支架展現(xiàn)出強(qiáng)大的抗腫瘤效果：
· 腫瘤生長(zhǎng)抑制：與未治療組相比，支架植入后腫瘤體積顯著縮小，且僅需 50mg/kg 的低劑量 GW2580（遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)口服劑量），即可有效調(diào)控腫瘤微環(huán)境。
· 免疫表型重塑：腫瘤組織中 M2 型巨噬細(xì)胞比例大幅降低，M1 型巨噬細(xì)胞比例升高，成功逆轉(zhuǎn)免疫抑制狀態(tài)。
· 安全性保障：實(shí)驗(yàn)期間小鼠體重穩(wěn)定，無(wú)明顯不良反應(yīng)，證實(shí)支架具有良好的生物相容性。
· 腫瘤生長(zhǎng)抑制：與未治療組相比，支架植入后腫瘤體積顯著縮小，且僅需 50mg/kg 的低劑量 GW2580（遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)口服劑量），即可有效調(diào)控腫瘤微環(huán)境。
· 免疫表型重塑：腫瘤組織中 M2 型巨噬細(xì)胞比例大幅降低，M1 型巨噬細(xì)胞比例升高，成功逆轉(zhuǎn)免疫抑制狀態(tài)。
· 安全性保障：實(shí)驗(yàn)期間小鼠體重穩(wěn)定，無(wú)明顯不良反應(yīng)，證實(shí)支架具有良好的生物相容性。
臨床價(jià)值：3D 生物打印技術(shù)引領(lǐng)醫(yī)用植入物升級(jí)
這款由 Cellink 3D 生物打印機(jī)制備的雙功能支架，通過(guò)個(gè)性化定制、局部靶向給藥、雙階段協(xié)同治療，完美解決了傳統(tǒng)治療的局限性。它不僅為骨肉瘤、乳腺癌骨轉(zhuǎn)移等惡性骨腫瘤患者提供了更優(yōu)的術(shù)后治療方案，更彰顯了 3D 生物打印技術(shù)在醫(yī)用植入物領(lǐng)域的巨大潛力。
隨著 Cellink 等先進(jìn)設(shè)備與生物材料的深度融合，精準(zhǔn)醫(yī)療與再生醫(yī)學(xué)的結(jié)合將更加緊密。未來(lái)，這款智能支架有望進(jìn)入臨床應(yīng)用，讓更多骨腫瘤患者擺脫復(fù)發(fā)與骨缺損的困擾，重拾健康生活！
關(guān)注我們了解更多
隨著 Cellink 等先進(jìn)設(shè)備與生物材料的深度融合，精準(zhǔn)醫(yī)療與再生醫(yī)學(xué)的結(jié)合將更加緊密。未來(lái)，這款智能支架有望進(jìn)入臨床應(yīng)用，讓更多骨腫瘤患者擺脫復(fù)發(fā)與骨缺損的困擾，重拾健康生活！
關(guān)注我們了解更多
Cellink 認(rèn)證的中國(guó)授權(quán)經(jīng)銷(xiāo)商：
上海跡亞國(guó)際商貿(mào)有限公司
Gaia China Co.,Ltd.
- CELLINK BIO X6在細(xì)菌生物膜與耐藥研究中的應(yīng)用
- 從動(dòng)物到器官芯片：3D生物打印如何重構(gòu)皮膚藥理評(píng)價(jià)體系
- CELLINK BIO X 3D 生物打印機(jī)在脊髓類(lèi)器官芯片研發(fā)中的應(yīng)用
- 生物3D打印技術(shù)在“人造皮膚”從實(shí)驗(yàn)室走向臨床中的應(yīng)用
- BIONOVA X在構(gòu)建體外腸道模型核心解決方案中的應(yīng)用
- 突破皮膚移植瓶頸，CELLINK 生物打印機(jī)助力血管化皮膚移植物研發(fā)
- 文獻(xiàn)解讀：人類(lèi)延髓脊髓三叉神經(jīng)核與丘腦的體外通路的構(gòu)建
- 從二維到三維：3D 生物打印技術(shù)在科研中的原理、應(yīng)用與未來(lái)
- 澤匯生物誠(chéng)聘北京區(qū)域生物技術(shù)工程師
- 無(wú)掩膜無(wú)真空，ATLANT 3D推出直接原子層加工技術(shù)
- CELLINK亮相國(guó)際組織工程與再生醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)TERMIS大會(huì)
- CELLINK講座預(yù)告:如何微調(diào)生物打印構(gòu)建體的機(jī)械性能
- 2025組織工程與生物材料學(xué)術(shù)論壇通知
- 上海跡亞邀您出席2025類(lèi)器官與器官芯片論壇
- FDA新政下微流控和類(lèi)器官技術(shù)工坊預(yù)告及招展通知
- FDA宣布逐步取消動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，加速類(lèi)器官替代進(jìn)程
Copyright(C) 1998-2026 生物器材網(wǎng) 電話：021-64166852;13621656896 E-mail：info@bio-equip.com