清华大学孙伟教授团队3D打印植入物可抑制HPV感染

2020年5月29日，南极熊获悉，来自清华大学的研究人员通过3D打印制造出了一种个性化的宫颈组织植入物，可以对抗人类乳头瘤病毒（HPV）。通过在锥形聚氨酯植入物的多孔结构中，加载一种抗HPV蛋白，该团队能够定量控制该蛋白的释放，并在宫颈部位附近抑制HPV的生长。

3D打印的宫颈植入物，图为清华大学的照片

HPV与宫颈癌

HPV是全球91%的宫颈癌病例的病因。每年有46万个新病例，主要的治疗方法是宫颈锥体切除术，即切除一个锥体形状的组织样本，用于诊断。如果有癌前细胞存在，该方法还可以去除癌前细胞，大部分组织会在六周内重新生长出来。然而，这种治疗方法并不是神药，因为它可能导致组织缺损，而且往往感染复发率较高。

3D打印的宫颈移植术

研究人员的目标是开发一种非破坏性的抗HPV植入物，这种植入物也可以促进结扎部位的组织生长。

首先是根据医学影像数据设计出锥形结构，然后选择的材料是FDA认证的可植入生物材料--聚氨酯，采用的3D打印技术是低温沉积（LDM）。与普通的FDM不同，LDM是在零度以下的环境中进行的，通常是在-20°C到-30°C的环境中进行，所以相分离是在打印结构内部进行的。结合冻干技术，可以在3D打印出的零件中获得多孔结构。

植入物的多孔结构，图片来源：清华大学

多孔性在这里很重要，因为它可以让研究人员在植入物中装载抗HPV "JB蛋白"。为了修改和测试不同的孔隙度，研究人员在制造过程中简单地修改了温度曲线，并实现了各种导线间距。研究小组发现，孔隙度与蛋白质负载之间呈线性负相关，但蛋白质的释放率随孔隙度的增加而增加。研究人员发现，该蛋白能有效地抑制HPV进入宿主细胞，降低了HPV作为植入部位的活性。

细胞毒性和细胞相容性试验也指出，植入物能促进细胞生长和粘附，修复愈合后的组织。在此基础上，力学测试返回的力学性能与原始宫颈组织相当--抗压模量为0.06-0.25兆帕。该结果有力地表明，3D打印技术可用于修复凝固后的宫颈组织，并抑制HPV感染的复发。

生物相容性试验中的成像，图片来源：清华大学

该研究的更多细节可参见论文 " Design, modeling and 3D printing of a personalized cervix tissue implant with protein release function " 。该论文由 Chenjia Zhao, Zitong Wang, Chen Hua, Jingyuan Ji, Zhenzhen Zhou, Yongcong Fang, Ding Weng, Lu Lu, Yuan Pang, and Wei Sun共同撰写。


编译自：3dprintingindustry