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  耳廓缺損是一種非常普遍的疾病，對患者的身心健康有重大影響。然而，由于耳廓解剖結構復雜，實現個性化、精準化的耳廓再造是一項重大挑戰。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要求，缺乏生物活性，導致治療效果欠佳。本研究以聚乙烯醇和明膠作為打印墨水，以納米級二氧化硅作為填料來優化油墨的可打印性。通過逐層3D打印技術，構建了接近人體耳廓生物力學性能、具有多尺度孔結構的耳廓支架。隨后的體外實驗證實了支架的生物相容性。建立兔耳軟骨缺損模型，評估該多尺度孔結構仿生支架對兔耳軟骨缺損的治療效果。結果表明，所研制的耳廓支架不僅具有良好的生物力學強度和良好的生物相容性，而且其多尺度的孔隙結構為軟骨細胞生長提供了有利的環境，從而顯著促進軟骨細胞增殖。綜上所述，本研究開發的具有多尺度孔結構的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，通過化學表征，掃描電子顯微鏡、水接觸角、溶脹降解、流變力學檢測等表征實驗篩選最適宜的打印墨水P/G/Si繼續進行下一步的實驗。首先，使用掃描電鏡探究P/G/Si打印墨水的最佳打印參數，并成功制備多尺度多孔結構的仿生支架。通過拉伸力學實驗證明該3D-P/G/Si支架更接近于人耳軟骨的力學要求。除此之外，體內外生物相容性實驗進一步證明了，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，組織學染色結果顯示3D-P/G/Si組軟骨再生治療效果明顯優于其他各組，驗證該多尺度多孔結構仿生支架治療耳廓畸形的有效性。該模型使我們能夠評估支架促進耳廓軟骨修復的效果。結果證實了該仿生支架對耳廓軟骨缺損的適應性、修復結構缺損的能力以及促進周圍耳廓軟骨細胞生長的潛力。

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。(A)交聯前PVA、P/G和P/G/Si印刷油墨流動性和透明度的比較。(B) PVA、P/G和P/G/Si印刷油墨的FTIR光譜。(C)交聯后PVA、P/G和P/G/Si印刷油墨流動性的比較。(D)未交聯和交聯油墨的1H-NMR譜。(E)與NaOH交聯機理示意圖。（PVA- h：交聯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（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（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