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骨再生:聚乳酸-乙醇酸/β-磷酸三钙支架的成功生物3D打印

时间:2020-01-02 08:16 来源:中国3D打印网 作者:中国3D打印网 阅读:
极光尔沃

        中国3D打印网1月2日讯,中国长春吉林大学口腔医学院的研究人员在“ 3D打印的聚乳酸-乙醇酸/β-磷酸三钙磷酸酯支架的聚(多巴胺)涂层中进行骨组织工程”中介绍了由健康问题引起的骨骼缺陷,例如骨质疏松症,恶性肿瘤和身体创伤。尽管目前在医学上有许多限制,但生物打印和骨组织工程学显示出巨大的潜力。对于这项研究,研究人员3D打印了聚多巴胺涂层的聚(乳酸-乙醇酸)/β-磷酸三钙复合支架,然后进行了表征和生物相容性测试。


  由研究小组创建的样品支架呈现出规则的形状,孔径约为500μm,具有蜂窝状结构-这种形式在生物印刷中并不罕见。
不同支架的整体外观和结构
不同支架的整体外观和结构。 (A)具有不同PDA涂层的3D打印PLGA /β-TCP复合支架; (B)从具有不同涂层的3D打印复合支架的微CT重建图像。

        研究人员说“印刷的长丝以网络结构展示,具有很强的结构完整性,无论是否进行PDA表面改性,都可以通过SEM表征纤维排列的支架的表面形态。 结果表明,与未涂覆的支架相比,PDA0,PDA1和PDA2支架的孔分布在内壁上,具有高度粗糙的结构涂层和不平坦的微表面。”在扫描电镜下观察不同组支架的表面形态。不同支架的图像以不同的放大倍数显示了PDA0组,PDA1组和PDA2组的表面特征。 PDA以高放大率(红色箭头)在支架表面上形成薄膜状涂层。 

      使用水接触角测量法评估PDA0,PDA1和PDA2的表面润湿性,其中PDA0分别在88.3°,68.5°和55.1°处表现出最高的接触角(p <0.05)。孔隙率分别为60.31%,61.1%和59.67%。虽然在骨组织工程过程中可以保持孔隙率,但密度会发生变化。


      来自不同实验组的支架的表征。 (A)显示了不同组支架表面的水接触角; (B)显示了不同组中支架的密度和孔隙率,其中没有指出统计上的任何差异,并且不同组中的支架具有约60%的孔隙率和约0.28g / cm 3的密度; (C)代表每组支架的平均孔径,均为约500μm,无差异。 (D)表示包括强度和模量在内的机械性能,附图通过应变-应力曲线表示每个支架的趋势。结果没有显示出不同组之间的任何差异,即强度为0.65 MPa,模量为26.5 MPa。
       对于细胞附着测试,研究团队使用了小鼠成骨前细胞,证明PDA0,PDA1和PDA2支架的细胞播种效率分别为56%,76%和82%。他们还指出,PDA2组的粘附力最高(p <0.05)。随着PDA涂层的增加,细胞膜会更广泛地扩散。

支架的细胞粘附特性。 (A)显示了当将细胞接种到支架中时的粘附效率; (B–D)是在共聚焦激光显微镜下用DAPI染色的照片,分别代表PDA0,PDA1和PDA2组。
         研究团队称,最终,成功地将PDA涂层的PLGA /β-TCP复合支架进行了3D打印。随着成功的制造努力,研究人员发现样品支架“适合”作为骨组织工程的载体。使用单向方差分析,团队评估了实验组之间的差异。结果具有“统计学意义”,p值<0.05。“此外,体外细胞生物相容性测试结果表明,PDA涂层可以改善细胞粘附和成骨分化。为了进一步研究涂有PDA的支架的成骨作用,我们建立了小鼠颅骨缺损模型,并将支架植入缺损中一段时间。
提取具有支架的骨骼以分析新骨骼的形成,结果表明,PDA涂层复合支架具有令人满意的修复效果。

      中国3D打印网点评:结果表明,PDA对PLGA /β-TCP支架进行的简化生物启发性表面修饰是有效修复骨缺损的非常有前途的方法。由于骨组织工程学中的困难和挑战,从有关纳米纤维管状支架的研究到由磷酸三钙,多孔金属生物材料等制成的结构的研究一直在继续进行。

[来源/图片:“用于骨骼组织工程的3D打印的聚乳酸-乙醇酸/β-磷酸三钙支架上的聚(多巴胺)涂层”]

(责任编辑:中国3D打印网)

weixin
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