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  耳廓缺損是一種非常普遍的疾病，對(duì)患者的身心健康有重大影響。然而，由于耳廓解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、精準(zhǔn)化的耳廓再造是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。目前，基于剛性材料的組織工程耳廓支架是耳廓再造的有效治療手段。但這些耳廓支架往往不能滿足生物力學(xué)要求，缺乏生物活性，導(dǎo)致治療效果欠佳。本研究以聚乙烯醇和明膠作為打印墨水，以納米級(jí)二氧化硅作為填料來優(yōu)化油墨的可打印性。通過逐層3D打印技術(shù)，構(gòu)建了接近人體耳廓生物力學(xué)性能、具有多尺度孔結(jié)構(gòu)的耳廓支架。隨后的體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)了支架的生物相容性。建立兔耳軟骨缺損模型，評(píng)估該多尺度孔結(jié)構(gòu)仿生支架對(duì)兔耳軟骨缺損的治療效果。結(jié)果表明，所研制的耳廓支架不僅具有良好的生物力學(xué)強(qiáng)度和良好的生物相容性，而且其多尺度的孔隙結(jié)構(gòu)為軟骨細(xì)胞生長(zhǎng)提供了有利的環(huán)境，從而顯著促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖。綜上所述，本研究開發(fā)的具有多尺度孔結(jié)構(gòu)的3D打印組織工程仿生支架有望顯著提高耳廓缺損的治療效果，為耳廓缺損的治療提供新的策略。

  本研究成功制備PVA、P/G、P/G/Si三種打印墨水，通過化學(xué)表征，掃描電子顯微鏡、水接觸角、溶脹降解、流變力學(xué)檢測(cè)等表征實(shí)驗(yàn)篩選最適宜的打印墨水P/G/Si繼續(xù)進(jìn)行下一步的實(shí)驗(yàn)。首先，使用掃描電鏡探究P/G/Si打印墨水的最佳打印參數(shù)，并成功制備多尺度多孔結(jié)構(gòu)的仿生支架。通過拉伸力學(xué)實(shí)驗(yàn)證明該3D-P/G/Si支架更接近于人耳軟骨的力學(xué)要求。除此之外，體內(nèi)外生物相容性實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明了，PVA、P/G、P/G/Si三種打印墨水和3D打印支架均有良好的生物相容性。最后，建立兔耳軟骨缺損模型，組織學(xué)染色結(jié)果顯示3D-P/G/Si組軟骨再生治療效果明顯優(yōu)于其他各組，驗(yàn)證該多尺度多孔結(jié)構(gòu)仿生支架治療耳廓畸形的有效性。該模型使我們能夠評(píng)估支架促進(jìn)耳廓軟骨修復(fù)的效果。結(jié)果證實(shí)了該仿生支架對(duì)耳廓軟骨缺損的適應(yīng)性、修復(fù)結(jié)構(gòu)缺損的能力以及促進(jìn)周圍耳廓軟骨細(xì)胞生長(zhǎng)的潛力。

圖1. 3D-P/G/Si支架制備及植入過程示意圖。

圖2. 印刷油墨的制備和交聯(lián)。(A)交聯(lián)前PVA、P/G和P/G/Si印刷油墨流動(dòng)性和透明度的比較。(B) PVA、P/G和P/G/Si印刷油墨的FTIR光譜。(C)交聯(lián)后PVA、P/G和P/G/Si印刷油墨流動(dòng)性的比較。(D)未交聯(lián)和交聯(lián)油墨的1H-NMR譜。(E)與NaOH交聯(lián)機(jī)理示意圖。（PVA- h：交聯(lián)PVA水凝膠）

圖3. 打印油墨和3D-P/G/Si的表征。(A) PVA、P/G、P/G/Si油墨的水接觸角。(B) PVA、P/G、P/G/Si印刷油墨的SEM圖像。(C)三種印刷油墨溶脹前后的比較。(D) PVA、P/G、P/G/Si印刷油墨的膨脹比（n = 3）。(E) PVA、P/G、P/G/Si油墨降解試驗(yàn)（n = 3）。（F-I） PVA、P/G、P/G/Si油墨的流變特性。(J)不同絲徑3D-P/G/Si支架的制備示意圖。(K) 22 G、20 G、18 G噴嘴下的3D打印。（L-N） 22 G、20 G、18 G噴嘴的最佳打印參數(shù)（n = 3）。(O) 3D-P/G/Si支架的SEM圖像。

  論文信息：Yueying Kong, Zijing Lu, Jianan Zhan, Xi Zhou, Shenghua Chen, Qiwei Chen, Haihuan Gong, Xianlin Zhang, Xiaoyan Mao*, Yilin Wang*, Wenhua Huang*, Enhancing auricular reconstruction: A biomimetic scaffold with 3D-printed multiscale porous structure utilizing chondrogenic activity ink, Materials Today Bio, Volume 31, 2025, 101516, ISSN 2590-0064,(2023IF=8.7)

  論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.mtbio.2025.101516

  下載：Enhancing auricular reconstruction: A biomimetic scaffold with 3D-printed multiscale porous structure utilizing chondrogenic activity ink