3D挤出电导支架和电刺激之间的协同作用,以改善骨组织工程策略
João C Silva1,2,3, Pedro Marcelino1,2,3,4, João Meneses4
1iBB - Institute for Bioengineering and Biosciences, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Av. Rovisco Pais, Lisboa 1049-001, Portugal. joao.f.da.silva@tecnico.ulisboa.pt.
Journal of materials chemistry. B
|February 22, 2024
概括
本研究介绍了用于骨组织工程的3D电导支架,通过电刺激增强细胞分化和矿化. 这些先进材料显示出个性化骨移植和生物电子设备的前景.
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.
- 再生医学是一种再生医学.
背景情况:
- 骨组织工程需要支架,以支持细胞生长和骨质分化.
- 电刺激是增强骨再生的有希望的方法,但需要电导性支架.
- 目前的支架往往缺乏足够的导电性和生物活性,以有效地再生骨.
研究的目的:
- 开发用于骨组织工程应用的简单,可靠和多功能3D电导支架.
- 通过使用这些新的支架,研究电刺激对骨质分化的影响.
- 评估这些支架在骨再生中临床应用的潜力.
主要方法:
- 制造3D挤出的聚-ε- (PCL) 脚手架与聚-3,4-乙烯二氧化硫):聚乙烯硫酸盐 (PEDOT:PSS) 涂层使用 (3-glycidyloxypropyl) 三氧化 (GOPS) 或二氧化 (DVS) 交叉连接器.
- 脚手架电导性,稳定性和生物活性 (凝固定) 的表征.
- 在体外矿化试验,细胞殖民和增殖研究,在电场建模,以及在电刺激下对人类骨髓衍生的骨髓干细胞/骨干细胞 (hBM-MSCs) 的骨质分化评估.
主要成果:
- 在PCL支架上成功实现了均和连续的导电PEDOT:PSS涂层 (11.3-20.1 S cm-1).
- 支架表现出长达21天的稳定性,并增强了体外矿化 (3.1倍的GOPS (NaOH) - 凝,2.0倍的DVS (NaOH) - 凝).
- 在DVS (NaOH) 凝支架表现出优异的细胞殖民,增殖,和MSC骨质分化的协同增强,当与电刺激相结合时,由增加的沉积和骨质基因标记物证明.
结论:
- 开发的3D电导支架适用于用电刺激进行骨组织工程.
- 脚手架电导和电刺激之间的协同效应显著增强了hBM-MSCs的骨质生成差异化.
- 这些支架在制造个性化骨组织工程移植和生物电子设备方面具有重大前景.
