東華大學何創龍/上交王金武、馬小軍團隊：3D打印仿生支架用于骨修復！
時間：2023-03-01 14:11 來源：EngineeringForLife 作者：admin 閱讀：次
組織工程骨支架良好的微觀結構和生物活性，與骨缺損的再生效果密切相關。然而，對于大型骨缺損的治療，大多數都不能滿足足夠的機械強度、高多孔結構、良好的血管生成和成骨活性等要求。
近日，受“花壇”特性的啟發，東華大學何創龍教授、上海交通大學王金武和馬小軍合作通過3D打印和靜電紡絲技術構建了一種富含納米纖維團聚體的雙因子輸送支架，用于引導血管化骨再生。體內外實驗結果均表明，該雙因子遞送支架具有良好的生物相容性，通過刺激內皮細胞和成骨細胞顯著促進血管生成和成骨，并通過激活HIF-1α通路和免疫調節作用有效促進組織長入和血管化骨再生。總之，本研究為構建骨微環境匹配的骨再生仿生支架提供了一種有前景的策略。
一、支架材料的制備與表征
支架內的納米纖維密度可以通過改變短納米纖維濃度來調節。從宏觀照片看SrHA@PCL支架相比PCL支架看起來更白。DMSNs/SrHA@PGP支架在與短納米纖維組裝后更容易獲得。PCL支架顯示平滑的縱向切片，而SrHA@PCL支架由于SrHA納米顆粒的摻入而呈現粗糙的切面。DMSN的加入會增加纖維的粗糙度，減小纖維直徑。當短納米纖維的投料濃度為1 wt %時，復合支架表現出明顯的多孔結構，納米纖維結構相對松散。隨著納米纖維組分濃度的增加，分布的納米纖維密度增大，孔徑明顯減小。與納米纖維含量為4%的復合支架相比，納米纖維含量為2%的復合支架具有明顯的多孔結構，有利于細胞的生長。
為了評估PGP，SrHA@PGP, DMSNs@PGP和DMSNs/SrHA@PGP支架的生物相容性，將BMSCs和HUVECs在支架上培養1、4和7天，結果顯示，隨著培養時間的延長，骨髓間充質干細胞的數量顯著增加。培養7天后，吸光度比第1天的測量值增加了2倍左右。四組支架細胞存活率無顯著性差異。此外，通過細胞核和肌動蛋白染色，共聚焦顯微鏡觀察支架上HUVECs的增殖和形態。從熒光圖像可以看出，隨著培養時間的增加，支架上粘附的細胞數量顯著增加。然后，通過試管形成實驗研究了收集的條件介質對HUVECs功能的影響。孵育6 h后，觀察到在Matrigel上形成不同程度的管狀結構。更具體地說，熒光圖像顯示SrHA@PGP, DMSNs@PGP組和DMSNs/SrHA@PGP組血管管形成明顯多于其他組。這些結果表明負載DMOG支架具有突出的促血管生成潛力。
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c00598
近日，受“花壇”特性的啟發，東華大學何創龍教授、上海交通大學王金武和馬小軍合作通過3D打印和靜電紡絲技術構建了一種富含納米纖維團聚體的雙因子輸送支架，用于引導血管化骨再生。體內外實驗結果均表明，該雙因子遞送支架具有良好的生物相容性，通過刺激內皮細胞和成骨細胞顯著促進血管生成和成骨，并通過激活HIF-1α通路和免疫調節作用有效促進組織長入和血管化骨再生。總之，本研究為構建骨微環境匹配的骨再生仿生支架提供了一種有前景的策略。
一、支架材料的制備與表征
支架內的納米纖維密度可以通過改變短納米纖維濃度來調節。從宏觀照片看SrHA@PCL支架相比PCL支架看起來更白。DMSNs/SrHA@PGP支架在與短納米纖維組裝后更容易獲得。PCL支架顯示平滑的縱向切片，而SrHA@PCL支架由于SrHA納米顆粒的摻入而呈現粗糙的切面。DMSN的加入會增加纖維的粗糙度，減小纖維直徑。當短納米纖維的投料濃度為1 wt %時，復合支架表現出明顯的多孔結構，納米纖維結構相對松散。隨著納米纖維組分濃度的增加，分布的納米纖維密度增大，孔徑明顯減小。與納米纖維含量為4%的復合支架相比，納米纖維含量為2%的復合支架具有明顯的多孔結構，有利于細胞的生長。
圖1 支架材料的制備與表征
二、復合支架對細胞增殖、遷移和管形成的影響為了評估PGP，SrHA@PGP, DMSNs@PGP和DMSNs/SrHA@PGP支架的生物相容性，將BMSCs和HUVECs在支架上培養1、4和7天，結果顯示，隨著培養時間的延長，骨髓間充質干細胞的數量顯著增加。培養7天后，吸光度比第1天的測量值增加了2倍左右。四組支架細胞存活率無顯著性差異。此外，通過細胞核和肌動蛋白染色，共聚焦顯微鏡觀察支架上HUVECs的增殖和形態。從熒光圖像可以看出，隨著培養時間的增加，支架上粘附的細胞數量顯著增加。然后，通過試管形成實驗研究了收集的條件介質對HUVECs功能的影響。孵育6 h后，觀察到在Matrigel上形成不同程度的管狀結構。更具體地說，熒光圖像顯示SrHA@PGP, DMSNs@PGP組和DMSNs/SrHA@PGP組血管管形成明顯多于其他組。這些結果表明負載DMOG支架具有突出的促血管生成潛力。
圖2 復合支架對細胞增殖、遷移和管形成的影響
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c00598
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