牙科临床医生很快就可以在进行手术之前点击“打印”按钮

背景
3D打印由Charles Hull于1986年发起，利用数字模型逐层构建物体，使用可粘合材料，促进设计灵活性、降低生产成本和提高功能性。在牙科领域，3D生物打印针对口腔组织再生，使牙科手术朝着更准确和数字化的方向发展。

胶原蛋白是细胞外基质的主要成分，由于其结构和化学特性与口腔组织的细胞外基质相似，常常用于组织工程。然而，它的快速降解限制了其在组织支架中的直接应用。为增强其效果，通常将胶原蛋白与其他材料结合使用。例如，为了制造生物仿生结构，研究人员将生物活性玻璃与改性胶原蛋白结合，以提高人体间充质干细胞的存活率。

基于胶原蛋白的生物墨水在各种3D打印方法中具有良好的可印性。胶原的可印性取决于生物墨水配方和打印技术。3D打印的胶原支架可以为细胞生长提供环境，无论是通过吸引干细胞还是直接托管细胞。

生物打印方法
生物打印技术广泛分为喷墨、压力辅助和光辅助生物打印。喷墨生物打印源于传统的喷墨打印，通过逐层沉积墨水滴，适用于2D和3D结构的精确细胞定位，适用于组织工程。然而，由于喷嘴堵塞问题，它在高密度细胞打印方面面临挑战。

基于挤出的生物打印使用气动或机械压力将生物墨水推通过喷嘴。它可扩展，并且能很好地处理高粘度的生物墨水。然而，喷嘴直径等因素可能影响细胞的存活。

最初用于2D细胞图案形成的光辅助生物打印使用激光使生物墨水固化，确保最小的机械应力，并允许高分辨率结构。技术包括激光诱导前向传递、立体光刻和数字光处理。这些方法创建了具有高结构保真度和良好细胞存活的支架。

应用
探索使用胶原蛋白生物墨水3D打印软骨的研究表明，当高密度的胶原水凝胶加热时，提高了打印结构的几何精度，改善了结构的保真度和机械强度。另一项研究对比了不同生物墨水用于软骨打印的效果，发现藻酸-琼脂和藻酸-胶原组合在抗压和抗拉强度方面优于仅有藻酸。此外，藻酸-胶原有助于更好地保持软骨细胞的存活并有效地维持软骨细胞的表型。

3D打印还在重建软骨细胞外基质的纳米纤维结构方面发挥了积极作用。这些支架被发现支持细胞粘附、增殖和分化，并显示出骨软骨再生潜力。还有一些倡议尝试使用3D打印进行颞颌关节修复。从明胶制成的支架表现出人骨髓间充质干细胞软骨分化的潜力。团队在综述中指出，研究还强调了同时使用两种交联方法在支架中的有效性，发现这种结构有利于骨骼和软骨的生长。

胶原蛋白提取
有许多胶原提取方法。一种高效且环保的提取方法是酶解提取，在酸性条件下切断胶原蛋白的共价键，保持其物理和生化特性。常用的酶包括胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶和无患子蛋白酶。影响提取的因素包括温度、pH、时间和酶浓度。此外，为了在不损害结构的情况下实现高效快速的胶原提取，还制定了一些复杂的提取方法。

这篇名为“3D生物打印基于胶原蛋白的口腔医学材料”的评论于2023年8月31日在线发表在Collagen and Leather上。

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