Tredimensionell (3D)/fyrdimensionell (4D) utskrift har dykt upp som ett kraftfullt verktyg inom vävnadsteknik, vilket möjliggör tillverkning av komplexa, patientspecifika ställningar med kontrollerad arkitektur och sammansättning. Bio-piezoelektriska material, som kan omvandla mekanisk energi till elektrisk energi, har visat sig lovande inom benvävnadsteknik på grund av deras förmåga att efterlikna den naturliga elektriska miljön i benvävnad och stimulera benbildning. Genom att kombinera 3D/4D-utskrift med bio-piezoelektriska material är det möjligt att skapa ställningar som inte bara ger strukturellt stöd för bentillväxt utan också aktivt stimulerar osteogenes.

Flera studier har visat potentialen hos 3D/4D-tryckta bio-piezoelektriska ställningar inom benvävnadsteknik. Till exempel har forskare tillverkat ställningar av piezoelektriska material som polyvinylidenfluorid (PVDF), bariumtitanat (BaTiO3) och blyzirkonattitanat (PZT) med hjälp av 3D-utskriftstekniker som fused deposition modeling (FDM) och stereolitografi (SLA). Dessa byggnadsställningar har visat sig främja proliferation och differentiering av osteoblaster, de celler som är ansvariga för benbildning, och förbättra bildningen av mineraliserad benvävnad in vitro och in vivo.

Förutom deras förmåga att stimulera osteogenes, kan 3D/4D-tryckta bio-piezoelektriska ställningar också användas för att leverera terapeutiska medel till benvävnaden. Studier har till exempel visat att byggnadsställningar kan laddas med läkemedel eller tillväxtfaktorer som främjar benbildning, och att dessa läkemedel kan frigöras på ett kontrollerat sätt som svar på mekanisk stimulering. Detta tillvägagångssätt kan förbättra effektiviteten av läkemedelstillförsel och minska risken för biverkningar.

En annan fördel med 3D/4D-utskrift är möjligheten att skapa ställningar med komplexa arkitekturer och geometrier. Detta möjliggör tillverkning av byggnadsställningar som efterliknar benvävnadens naturliga struktur, inklusive närvaron av porer och kanaler som underlättar cellmigration och vaskularisering. Möjligheten att exakt styra ställningsarkitekturen möjliggör också skapandet av ställningar med graderade egenskaper, som kan användas för att skapa ställningar som matchar de specifika kraven för olika bendefekter.

Sammantaget visar 3D/4D-tryckta bio-piezoelektriska ställningar stor potential inom benvävnadsteknik. De ger ett antal fördelar jämfört med traditionella ställningar, inklusive förmågan att stimulera osteogenes, leverera terapeutiska medel och skapa komplexa arkitekturer. Allt eftersom forskningen på detta område fortsätter förväntas 3D/4D-tryckta biopiezoelektriska byggnadsställningar spela en allt viktigare roll vid reparation och regenerering av benvävnad.