牙周病是被世界衛(wèi)生組織認定為危害人類健康的三大疾病之一?；謴脱乐苎滓鸬墓菃适潜苊庋例X松動脫落的關(guān)鍵步驟之一。然而，由于生物功能材料的應用單一以及口腔炎癥和細菌微環(huán)境的存在，目前臨床上廣泛應用的牙周骨再生材料或技術(shù)難以實現(xiàn)牙槽骨再生。南方醫(yī)科大學口腔醫(yī)院于光濤等人聯(lián)合深圳灣實驗室饒浪教授課題組設計開發(fā)了一種3D打印生物墨水用于牙周炎源性骨缺損修復，該生物墨水由EPLGMA為主體并裝載干細胞和細胞囊泡用于發(fā)揮抗菌抗炎促成骨功能。相關(guān)研究成果以題為“3D-printed bioink loading with stem cells and cellular vesicles for periodontitis-derived bone defect repair"的文章發(fā)表在《Biofabrication》上。南方醫(yī)科大學口腔醫(yī)院博士研究生趙瑜越、深圳灣實驗室博士后朱文祥為第一作者，南方醫(yī)科大學口腔醫(yī)院于光濤、容明燈、麻丹丹和深圳灣實驗室饒浪教授為共同通訊作者。

圖1. 仿生3D打印墨水的制備工藝及其對牙周炎源性骨缺損的生物學作用示意圖

圖2. EPLGMA的特點。(a) EPLGMA制備工藝示意圖。(b) EPLGMA狀態(tài):藍光照射前(左)和照射后(右)。(c)凍干EPLGMA的掃描電鏡。(d) EPL和EPLGMA的1H NMR譜。(e) EPLGMA的時間掃描流變分析。(f) EPLGMA的粘度。(g) EPLGMA的壓應力-應變曲線。

圖3. 3D打印系統(tǒng)對EPLMA生物墨水進行個性化3D打印。

圖4. EPM的抗菌性能。(a) EPM抗菌功能示意圖。(b) PBS(對照)和EPM處理2 h后的牙齦卟啉單胞菌(P.g)的血平板培養(yǎng)照片。(c)不同組牙齦卟啉單胞菌數(shù)量的定量評價。(d) PBS(對照)和EPM處理后的牙齦卟啉單胞菌活/死染色。

圖5. MDSCs-MV的抗炎特性(a) MDSCs-MV生物學功能示意圖。(b) Western blot檢測MDSCs和MDSCs- mv的特征性膜蛋白標志物。(c) MDSCs-MV孵育后T細胞的代表性共聚焦圖像。(d) CD3和MDSCs-MV熒光強度線掃描。(e)流式細胞術(shù)定量T細胞MDSCs-MV的熒光強度。(f) Elisa法檢測轉(zhuǎn)染MDSCs-MV或不轉(zhuǎn)染MDSCs-MV后T細胞分泌腺苷的情況。(g)經(jīng)MDSCs-MV或不經(jīng)MDSCs-MV孵育后CD4+ T細胞CFSE稀釋的典型流式細胞術(shù)圖。(h)不同組CD4+ T細胞CFSE稀釋度的定量分析。(i) CD8+ T細胞加或不加MDSCs-MV孵育后CFSE稀釋后的典型流式細胞術(shù)圖。(j)不同組CD8+ T細胞CFSE稀釋度的定量分析。

圖6. EPM的體內(nèi)骨再生效果。(a)生物墨水治療人工牙周炎骨缺損小鼠模型的實驗設計。(b)用不同生物墨水完成的3d打印。(c)生物墨水治療牙周炎骨缺損的手術(shù)過程圖片。(d)術(shù)后2、3個月不同治療組下頜骨缺損區(qū)具有代表性的三維Micro-CT圖像。(e) - (i) BV (f)、BV/TV (f)、Tb.N (g)和Tb.Th(h)的定量分析。