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南京医科大学通过PCL-PDA-Li 3D打印支架进行软骨再生

来源:客户端

发布时间:2019-06-22 17:53:13

点击量:2655

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南京第一医院与南京医科大学的研究团队开发了一种用于软骨再生的3D打印支架,支架制造材料为PCL(聚-ε-己内酯),研究人员通过PDA(聚多巴胺)涂层对3D打印PCL 支架进行改性,然后将LiCl (氯化锂)材料沉积在PDA涂层上,从而制备出PCL-PDA-Li 支架。

研究人员开展了体外实验,并分析了PCL-PDA-Li支架对促进兔骨髓间充质干细胞(rBMSC)软骨形成的作用。


更高的兔骨髓间充质干细胞活力和软骨形成

研究人员研究了LiCl 在制备PCL支架中的作用,并将这些材料进一步制备成PCL-PDA-Li支架 。然后对材料的理化性质、生物活性、生物相容性进行评估。


PCL_1

3D打印支架的形态和表面微观结构


研究团队制造了一系列不同材料3D打印支架,将PCL-PDA-Li支架与PCL支架和PCL-PDA支架进行了比较。对比研究发现,3D打印 PCL支架表现出优异的机械性能,PDA涂层和LiCl沉积则在不牺牲机械强度的前天,改善了3D打印支架的表面亲水性, Li +释放持久且离子浓度未达到细胞毒性水平。


PCL_2

在PCL(A)、PCL-PDA(B)和PCL-PDA-Li(C)支架上培养7天的兔骨髓间充质干细胞的SEM显微照片。


体外实验研究表明,与PCL支架相比,PCL-PDA和PCL-PDA-Li支架显著增加糖胺聚糖(GAG)形成和软骨形成标记的基因表达,而PCL-PDA-Li支架显示出更高的rBMSC活力和软骨形成。研究团队发表了题为“Lithium Chloride-Releasing 3D Printed Scaffold for Enhanced Cartilage Regeneration” 的论文,论文结论指出PCL-PDA-Li 3D打印支架能够在体外促进软骨形成,是一种潜在的软骨再生技术。

在这一研究之前,南京医科大学及南京第一医院已开展了多项骨组织再生的研究,例如:探索富集未处理骨髓血的三维PCL-HA仿生复合支架的生物学性能及成骨分化潜能;利用3D打印技术制备含有超顺磁性氧化铁纳米颗粒的支架,以期获得生物相容性更佳的组织工程支架;通过自体骨髓间充质干细胞外基质支架修复猪膝关节软骨缺损的研究;新型BMSC外基质支架的制备及性状研究;三维仿生自组装多肽水凝胶支架可用于骨软骨缺损修复……

其中,在骨软骨缺损修复的研究中,研究团队利用β折叠自组装多肽水凝胶(SAPH)对3D打印聚己内酯(PCL)支架进行表面修饰,设计了一种具有三维仿生结构的骨软骨缺损修复支架。自组装多肽水凝胶支架是一种理想的组织工程支架材料,能够为细胞的增殖与分化提供接近于天然细胞外基质的微环境。但是在骨组织工程的应用中,水凝胶体系存在力学性能不足的问题。研究团队以3D打印PCL作为骨架材料,将自组装多肽水凝胶涂覆于PCL纤维表面,并填充在PCL支架间隙中,构建SAPH-PCL复合支架,为骨软骨缺损修复提供了一种新的治疗方法。

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