Биопечать и коллагеновые структуры в челюстно-лицевой хирургии

Биопечать и достижения в области материалов облегчают создание коллагеновых структур, необходимых для челюстно-лицевой хирургии. Хотя современные методы лечения заболеваний пародонта предлагают множество решений для восстановления зубных тканей, они часто не могут воссоздать сложную анатомическую структуру. 3D-биопечать совершила революцию в точной регенерации тканей. Группа ученых из Китая опубликовала обзор текущих методов 3D-биопечати на основе коллагена и их применения для регенерации тканей полости рта, включая пульпу, кровеносные сосуды, хрящи и ткани пародонта.

Применение 3D-биопечати в стоматологии

С момента создания аддитивных технологий в 1986 году Чарльзом Халлом, 3D-печать использует цифровые модели для создания объектов слой за слоем, что снижает затраты и расширяет функциональность. В стоматологии 3D-биопечать нацелена на регенерацию тканей полости рта, изменяя подходы к стоматологической хирургии в сторону более точных и цифровых методов.

Коллаген в тканевой инженерии

Коллаген, основной компонент внеклеточного матрикса, широко используется в тканевой инженерии благодаря своему сходству с внеклеточным матриксом тканей полости рта. Однако его быстрое разложение ограничивает его применение в тканевых каркасах, поэтому его обычно комбинируют с другими материалами, такими как биоактивное стекло, чтобы улучшить жизнеспособность человеческих мезенхимальных стволовых клеток (МСК).

Биочернила на основе коллагена

Коллагеновые биочернила обеспечивают отличную печатаемость при различных методах 3D-печати. Коллагеновые скаффолды, напечатанные на 3D-принтере, могут создавать среду для роста клеток путем привлечения стволовых клеток или их непосредственного размещения.

Методы биопечати

Технологии биопечати включают струйную биопечать, биопечать под давлением и светотехническую биопечать. Струйная биопечать наносит капли чернил слой за слоем, что подходит для тканевой инженерии, но может вызвать засорение сопел при печати с высокой плотностью клеток. Экструзионная биопечать использует давление для проталкивания биопленки через сопло, хорошо справляется с высоковязкими биопленками, но диаметр сопла может влиять на жизнеспособность клеток. Светотехническая биопечать использует лазеры для отверждения биочернил, позволяя создавать структуры с высоким разрешением и минимальным механическим напряжением.

Практическое применение

Исследования показали, что 3D-биопечать хряща с использованием коллагеновых биочернил улучшает геометрическую точность и механическую прочность структур. Комбинации альгинат–агароза и альгинат–коллаген обеспечивают превосходную прочность на сжатие и растяжение, а также лучшую выживаемость клеток и поддержку фенотипа хондроцитов. 3D-печать также полезна для воссоздания нановолоконных структур внеклеточного матрикса хряща, поддерживая адгезию, пролиферацию и дифференцировку клеток, что показывает потенциал в регенерации остеохондроза и восстановления височно-нижнечелюстного сустава.

Извлечение коллагена

Ферментативная экстракция является высокоэффективным и экологически безопасным методом извлечения коллагена, который сохраняет его физические и биохимические свойства. Используемые ферменты включают пепсин, панкреатическую протеазу, папаин и фицин. Факторы, влияющие на экстракцию, включают температуру, pH, время и концентрацию фермента. Были также разработаны сложные методы экстракции, обеспечивающие эффективное и быстрое извлечение коллагена без ущерба для его структуры.

Источник: https://stomatologclub.ru/stati/stomatologiya-8/revolyuciya-3d-biopechat...