Driedimensionaal (3D)/vierdimensionaal (4D) printen is uitgegroeid tot een krachtig hulpmiddel in de weefselengineering, waardoor de fabricage van complexe, patiëntspecifieke scaffolds met gecontroleerde architectuur en compositie mogelijk is. Bio-piëzo-elektrische materialen, die mechanische energie in elektrische energie kunnen omzetten, zijn veelbelovend gebleken in de botweefseltechniek vanwege hun vermogen om de natuurlijke elektrische omgeving van botweefsel na te bootsen en botvorming te stimuleren. Door 3D/4D-printen te combineren met bio-piëzo-elektrische materialen is het mogelijk om steigers te creëren die niet alleen structurele ondersteuning bieden voor botgroei, maar ook actief de osteogenese stimuleren.

Verschillende onderzoeken hebben het potentieel aangetoond van 3D/4D-geprinte bio-piëzo-elektrische scaffolds bij de botweefselengineering. Onderzoekers hebben bijvoorbeeld steigers vervaardigd uit piëzo-elektrische materialen zoals polyvinylideenfluoride (PVDF), bariumtitanaat (BaTiO3) en loodzirkonaattitanaat (PZT) met behulp van 3D-printtechnieken zoals Fused Deposition Modeling (FDM) en stereolithografie (SLA). Er is aangetoond dat deze scaffolds de proliferatie en differentiatie van osteoblasten, de cellen die verantwoordelijk zijn voor botvorming, bevorderen en de vorming van gemineraliseerd botweefsel in vitro en in vivo versterken.

Naast hun vermogen om osteogenese te stimuleren, kunnen 3D/4D-geprinte bio-piëzo-elektrische scaffolds ook worden gebruikt om therapeutische middelen aan het botweefsel af te geven. Studies hebben bijvoorbeeld aangetoond dat scaffolds kunnen worden geladen met medicijnen of groeifactoren die de botvorming bevorderen, en dat deze medicijnen op een gecontroleerde manier kunnen worden vrijgegeven als reactie op mechanische stimulatie. Deze aanpak kan de werkzaamheid van de medicijnafgifte verbeteren en het risico op bijwerkingen verminderen.

Een ander voordeel van 3D/4D-printen is de mogelijkheid om steigers te creëren met complexe architecturen en geometrieën. Dit maakt de fabricage mogelijk van scaffolds die de natuurlijke structuur van botweefsel nabootsen, inclusief de aanwezigheid van poriën en kanalen die celmigratie en vascularisatie vergemakkelijken. Het vermogen om de steigerarchitectuur nauwkeurig te controleren maakt het ook mogelijk om steigers met gegradeerde eigenschappen te creëren, die kunnen worden gebruikt om steigers te creëren die voldoen aan de specifieke vereisten van verschillende botdefecten.

Over het geheel genomen vertonen 3D/4D-geprinte bio-piëzo-elektrische scaffolds een groot potentieel in de botweefselengineering. Ze bieden een aantal voordelen ten opzichte van traditionele scaffolds, waaronder het vermogen om osteogenese te stimuleren, therapeutische middelen af ​​te leveren en complexe architecturen te creëren. Naarmate het onderzoek op dit gebied voortduurt, wordt verwacht dat 3D/4D-geprinte bio-piëzo-elektrische scaffolds een steeds belangrijkere rol zullen spelen bij het herstel en de regeneratie van botweefsel.