3D打印技術(3DP)的發展重新定義(yi) 了建築、航空航天等行業(ye) 的原型製作過程,生物相容性樹脂的發展正在促進3DP在生物醫學科學中的快速應用。然而,將3DP產(chan) 品應用到生物醫學領域的一個(ge) 挑戰是常用樹脂的潛在細胞毒性。目前行業(ye) 對於(yu) “生物相容性”一詞的定義(yi) 或多或少存在缺陷,使得盡管有些材料被定義(yi) 為(wei) “生物相容性”,但是其浸出液可能對公共衛生和環境產(chan) 生負麵影響:例如,傳(chuan) 統方法生產(chan) 的塑料會(hui) 釋放細胞毒性增塑劑,如雙酚A(BPA);對於(yu) 新興(xing) 3DP產(chan) 品的潛在細胞毒性卻缺乏相關(guan) 知識。
為(wei) 此,美國西北大學的Teresa K. Woodruff、Francesca E. Duncan等人利用目前牙科領域常用的2種3D打印樹脂,發現其浸出液會(hui) 在小鼠卵母細胞中產(chan) 生高毒性。該研究作者兼婦產(chan) 科副教授Francesca E. Duncan提出:“3D打印樹脂浸出液雖然是‘生物相容’的,但是可能會(hui) 對生殖健康產(chan) 生不利影響”。不同於(yu) 先前的研究,此次研究是以哺乳動物模型中進行潛在生殖毒性的研究。Duncan等人使用質譜對樹脂浸出液進行表征,確定Tinuvin 292是浸出液主要成分,該成分通常用於(yu) 生產(chan) 塑料材料。這項結果不免讓人們(men) 對於(yu) 這類打著“生物相容性”的材料產(chan) 生深深擔憂。該結果以“Dental resins used in 3D printing technologies release ovo-toxic leachates”為(wei) 題發表在《Chemosphere》
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[DSG和DLT樹脂中卵母細胞的體(ti) 外培養(yang) ]
研究人員以卵母細胞存活率、成熟狀態和中期板上染色體(ti) 排列作為(wei) 評估卵毒性的終點。結果以圖1所示,DSG與(yu) DLT結果類似:不同於(yu) 對照組,實驗組的卵母細胞完全變性,配子迅速退化(圖1A/B),圖1C顯示卵母細胞染色體(ti) 錯位或紡錘體(ti) 形態異常,使得細胞質量下降。
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圖1 DSG和DLT樹脂在體(ti) 外培養(yang) 的卵母細胞中誘導出嚴(yan) 重的表型
[DLT浸出液分析]
研究人員通過質譜技術對DLT浸出液進行成分分析,發現大部分成分是1,2,2,6,6-五甲基-4-呱啶基癸二酸甲酯和癸二酸二(1,2,2,6,6-五甲基-4-呱啶基)酯的變體(ti) ,這2種化合物通常以Tinuvin 292在市場上出現,Tinuvin 292是一種常見的受阻胺光穩定劑,用於(yu) 生產(chan) 不同類型的塑料產(chan) 品。
[卵母細胞單獨暴露於(yu) Tinuvin 292]
為(wei) 確定卵母細胞變化是否僅(jin) 由Tinuvin 292引起,研究人員在含有0-500mg/ml連續濃度的Tinuvin 292中對卵母細胞進行體(ti) 外培養(yang) 。結果如圖2所示:隨著濃度的增加,異常表型的發生率增加,Tinuvin 292在低至50mg/ml濃度下會(hui) 導致嚴(yan) 重的體(ti) 外生殖毒性,包括減數分裂中斷、異常表型和配子退化。
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圖2 Tinuvin 292在體(ti) 外以劑量反應方式誘導異常的減數分裂表型和卵母細胞變性
目前,國際標準化組織的生物相容性認證不要求生殖健康安全測試,除非材料與(yu) 生殖組織直接接觸,但是可以發現,實際情況並非如此,除了早期發現的雙酚a,以及本文提及的DSG和DLT,還有大量添加劑也應該進行生殖毒性測試。
目前Duncan等人僅(jin) 證實上述材料在體(ti) 外具有卵毒性,但還需進一步檢查其是否可能在體(ti) 內(nei) 產(chan) 生作用,這也是他們(men) 下一步的工作計劃。該工作的另一個(ge) 意義(yi) 在於(yu) ,正如Duncan所說:“在評價(jia) 人類醫療環境或日常生活中可能接觸到的所有物質,‘生殖毒性’應成為(wei) 首要任務”。
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