具有分层结构的生物打印热狗

世界各地的研究人员不断地通过创新给我们带来惊喜，但他们很少深入到流行文化的根源和伴随着它的食物 - 将其应用于生物打印的世界......并且考虑到热狗，不能少。然而，这正是激发德国和中国科学家建立生物打印结构的原因，他们的研究在最近发表的《具有分层结构和独特生物活性的热狗生物材料3D打印》中进行了概述。

热狗式支架（HD-AKT）的制造和形态。a）HD-AKT的制备方案，结合3D打印和双向冷冻，以实现包含具有对齐的层状微结构的棒的3D打印支架。b-e）3D微CT图像和f，g）来自不同视图的HD-AKT的2D微CT图像，显示支架结构，其是由生物陶瓷棒嵌入的具有均匀排列的棒状层状结构的中空管宏观孢子。

研究人员使用直接墨水书写（DIW）制作了层次结构，热狗结构使用管子进行计算：

“支架由空心生物陶瓷管（模仿热狗中的”面包“，孔径：≈1mm）组成，由生物陶瓷棒嵌入（模仿热狗中的”香肠“，直径：≈500μm），并且香肠状生物陶瓷棒具有均匀排列的片状微孔（层状孔径：≈30μm）。”研究人员表示。

虽然分层结构通常用于生物打印，但在创建微/纳米结构时，特别是使用DIW，找到合适的材料可能具有挑战性。虽然在植入3D打印支架以再生骨骼生长方面仍然存在挑战，但取得了一些成功。然而，研究人员认为，结构的等级需要促进更好的组织生长，“热狗样结构”有助于更好的细胞粘附和营养供应，杆增强成骨药物的输送。

研究人员解释说：“通过模仿热狗香肠的营养供应功能，本研究调查了支架中加载淫羊藿苷（Ica，一种模型成骨药）的潜力。”

然而，S-AKT的Ica负载效率和容量远低于HD-AKT，表明分层热狗样支架的优异负载能力。热重分析进一步证实，与没有热狗微观结构的支架相比，HD-AKT支架的加载效率显著提高。”

热狗样支架是药物和蛋白质的优良载体。药物Ica和蛋白质BSA加载和释放HD-AKT的性质。 a）Ica负载效率，和b）传统实心支柱支架（S-AKT），H-AKT和不同种类的HD-AKT的负载能力。 c）加载Ica后支架的热重分析。 d）加载Ica后的Ica释放不同类型的支架（S-AKT / Ica，H-AKT / Ica，HD-20AKT / Ica，HD-30AKT / Ica，HD-40AKT / Ica和HD-50AKT / Ica ）。 e）BSA装载效率。 f）BSA释放支架。 g-i）在90天Ica释放后支架g）的热狗杆的SEM图像。 h）表面图像和i）横截面图像显示支架热狗杆表面上的许多矿化层次结构。与S-AKT和H-AKT相比，HD-AKT具有更高的装载效率和容量。同时，HD-AKT具有更长的Ica / BSA释放时间。

该研究小组还发现其他药物也可以分发，如大分子蛋白质血清白蛋白（BSA）。更令人鼓舞的是，研究人员发现支架表现出“优异的生物活性”，通过体内骨再生过程证明，因为他们将药物植入'兔股骨缺损'8周，没有炎症，并证明骨组织生长。

热狗样支架是细胞递送和分化的优秀平台。不同支架上培养的红细胞间充质干细胞的增殖、形态和相对基因表达。 a-d）在a）S-AKT，b）H-AKT，c）HD-30AKT和d）HD-30AKT / Ica上培养的rBMSC的共聚焦和SEM图像。 e）HD-AKT棒上的rBMSC（红色）粘附。 f）在不同类型的支架中接种后rBMSCs的增殖，显示热狗样支架有利于细胞增殖。 g）支架中rBMSCs的相对成骨基因表达（OCN，Runx2，OPN和ALP），表明支架中的Ica释放促进rBMSCs的相对成骨基因表达（n = 6，* P <0.05，和* * P <0.01。）。

“我们的研究表明，热狗样支架可用于药物输送，组织工程和再生医学的多功能生物材料。DIW 3D打印与双向冷冻相结合的策略是制备仿生和分层生物材料的一种很有前景的方法。”研究人员总结道。

热狗样支架植入兔股骨缺损后具有良好的骨形成生物活性。用于体内成骨的热狗样支架的表征。 a1-d1）数字，a2-d2）2D微CT和3D微CT图像（a3-d3：横向视图和a4-d4：矢状视图）第8周的缺陷。在3D微CT图像中绿色，红色和白色分别代表新骨骼，支架和主骨骼。 e）Micro-CT重建分析显示在第8周时新骨与原始缺损区域（BV / TV）的体积比.HD-30AKT和HD-30AKT / Ica显著。 f）新形成的骨骼（红色）长成热狗样支架的层状微结构（绿色箭头）。 g-j）用Van Gieson的picrofuchsin染色的硬组织切片g）空白，h）H-AKT，i）HD-AKT，和j）HD-AKT / Ica，红色代表新形成的骨，黑色代表支架。新形成的骨骼可以长成支架的分层杆（蓝色圆圈指向分层杆中的新骨骼）。与Blank对照相比，新骨再生的改善。此外，Ica还可以促进成骨，这表明热狗样支架的分层结构和Ica递送有助于骨再生（n = 6，* P <0.05，** P <0.01和*** P <0.001。）。

虽然人造加工食品对许多人来说无疑是鼓舞人心的，但毫无疑问，大自然继续推动科学家和设计师从创造导电部件到定制鞋以及用于3D打印的液态聚合物。