在注或螺旋瓶生物反应器中,在NaOH雕刻的三维打印的聚-ɛ-卡普罗拉克架上产生骨质活性

科学领域:

• 生物材料科学 生物材料科学
• 组织工程是组织工程.
• 生物医学工程 生物医学工程

背景情况:

• 生物反应器系统和3D打印的支架对于骨组织工程至关重要,旨在刺激细胞进行骨移植生产.
• 由于流体剪切应力等关键参数,在生物反应器内使用细胞种植支架创建功能性骨移植仍然存在挑战.
• 了解生物反应器参数如何影响3D打印支架上的细胞功能,对于临床成功至关重要.

研究的目的:

• 为了比较螺旋瓶和 perfusion 生物反应器对在表面修饰的 3D 打印的 poly-ɛ-caprolactone (PCL) 支架上培养的前骨质细胞的骨质反应效应的影响.
• 用有限元素 (FE) 建模和实验验证来量化支架内的壁切应力 (WSS) 分布和大小.
• 评估液体剪切应激对细胞行为的影响,包括扩散,增殖,原和沉积.

主要方法:

• 制造表面修改的3D打印PCL脚手架和定制的静态,旋转瓶和 perfusion 生物反应器.
• 利用FE建模来模拟和量化不同生物反应器条件下在支架内的WSS分布.
• 在支架上培养MC3T3-E1前骨质细胞7天,随后对支架特性和细胞功能的实验性评估.

主要成果:

• FE建模揭示了差异性的WSS分布, perfusion生物反应器与旋转瓶相比,提供了更均的WSS.
• 用NaOH增强PCL支架的表面修改,提高了表面粗度和改变了湿度.
• 这两种生物反应器类型都改善了细胞的扩散,增殖和分布;然而, perfusion 生物反应器与静态条件相比,显著增强了原和沉积.

结论:

• perfusion 生物反应器由于更均的机械刺激,在 3D 打印的支架上为前骨质细胞的骨质分化提供了更有利的环境.
• 准确的FE建模对于估计WSS和优化骨组织工程的细胞种植支架设计中的实验条件至关重要.
• 这些发现为使用先进的生物反应器和支架技术开发临床相关的骨移植提供了关键的见解.