使用各种细胞类型直接打印的可降解多孔铁植入物的生理模拟生物相容性评估
Y Li1, P Pavanram2, J Bühring3
1Beijing Advanced Innovation Center for Materials Genome Engineering, School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing, 100083, China; Department of Biomechanical Engineering, Delft University of Technology, Delft 2628CD, the Netherlands.
Acta biomaterialia
|August 3, 2023
概括
附加制造的多孔铁显示出作为骨替代品的希望. 生物反应器中的动态流体流动增强了铁架的生物降解,并改善了与静态条件相比的细胞兼容性,这对于骨科应用至关重要.
科学领域:
- 生物材料工程 生物材料工程
- 组织工程是组织工程.
- 整形外科植入物 整形外科植入物
背景情况:
- 增材制造 (AM) 可降解的多孔金属生物材料,特别是铁,由于铁的高弹性模量,对骨替代物具有前景.
- 之前的研究报告了AM多孔铁与骨质母细胞样细胞的适度兼容性,可能是由于静态的体外条件不模仿体内环境.
- 生物降解产品在体内被运走,与静态体内环境不同,需要更多生理相关的测试.
研究的目的:
- 为了比较AM多孔铁在静态和动态 (流体流 perfusion) 条件下的生物降解行为和细胞相容性.
- 评估AM多孔铁支架与四种不同的细胞类型 (内皮细胞,纤维细胞,巨细胞,骨质细胞) 的兼容性,以评估伤口愈合的影响.
- 强调生理模拟培养条件和细胞类型选择在评估可降解生物材料中的重要性.
主要方法:
- 使用 perfusion 生物反应器模拟 AM 多孔铁支架的动态 in situ 类似流体流动条件.
- 在静态浸泡和动态 perfusion 下比较生物降解率和细胞相容性.
- 评估了与内皮细胞,L929纤维细胞,RAW264.7巨类细胞和MG-63骨质细胞的支架兼容性.
主要成果:
- 与静态浸泡相比,在动态输液下,AM多孔铁支架的生物降解率显著增加.
- 在静态和动态条件下,L929纤维细胞的兼容性最高.
- 与所有测试的细胞类型的细胞相容性在动态流条件下与静态生物降解相比大大提高.
结论:
- AM多孔铁对骨科应用有很大的潜力,特别是在大型骨缺陷中.
- 物理模拟培养条件,如动态流体流,对于准确评估可降解生物材料的体外细胞相容性至关重要.
- 仔细选择细胞类型对于理解复杂的生物相互作用和对自然伤口愈合过程的影响至关重要.
