牙周病是被世界衛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境的存在，目前臨床上廣泛應用的牙周骨再生材料或技術難以實現牙槽骨再生。南方醫科大學口腔醫院于光濤等人聯合深圳灣實驗室饒浪教授課題組設計開發了一種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揮抗菌抗炎促成骨功能。相關研究成果以題為“3D-printed bioink loading with stem cells and cellular vesicles for periodontitis-derived bone defect repair"的文章發表在《Biofabrication》上。南方醫科大學口腔醫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，南方醫科大學口腔醫院于光濤、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: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)的血平板培養照片。(c)不同組牙齦卟啉單胞菌數量的定量評價。(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)流式細胞術定量T細胞MDSCs-MV的熒光強度。(f) Elisa法檢測轉染MDSCs-MV或不轉染MDSCs-MV后T細胞分泌腺苷的情況。(g)經MDSCs-MV或不經MDSCs-MV孵育后CD4+ T細胞CFSE稀釋的典型流式細胞術圖。(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圖。(j)不同組CD8+ T細胞CFSE稀釋度的定量分析。

圖6. EPM的體內骨再生效果。(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過程圖片。(d)術后2、3個月不同治療組下頜骨缺損區具有代表性的三維Micro-CT圖像。(e) - (i) BV (f)、BV/TV (f)、Tb.N (g)和Tb.Th(h)的定量分析。