人类骨来源的细胞载荷支架中的生理细胞生物打印密度提高了矩阵矿化率和动态负载下的刚性

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.
• 再生医学是一种再生医学.

背景情况:

• 器官类型的骨模型对于骨生理学和机械生物学的体外研究至关重要.
• 之前的工作建立了3D生物打印的水凝骨模型,使用介质干细胞.
• 初级人类骨质母细胞为骨建模提供了更具生理相关性的细胞来源.

研究的目的:

• 为了研究初级人类骨质母细胞印刷密度对骨架发育的影响.
• 为了评估矿物质形成,脚手架刚度和细胞形态在10周内.
• 在生物打印骨模型中优化患者衍生细胞的培养条件.

主要方法:

• 初级人类骨质母细胞被分离并生物打印到两个密度 (5x10^6和10x10^6细胞/毫升) 的酸盐-凝-石墨烯氧化物水凝中.
• 支架在动态负载下培养了10周,在时间点进行了多尺度评估.
• 分析包括细胞活力,矿物质形成,支架刚度和细胞形态.

主要成果:

• 在两组中都保持了高细胞活力 (>90%的印刷后,>85%的2周后).
• 细胞密度较高的生物打印导致矿物质形成速度更快,矿物质密度增加.
• 在较高的细胞密度下观察到脚手架刚度增加了10倍,而在较低密度下增加了2倍.
• 在生理细胞密度下观察到增强的细胞扩散和树突性相互连接.

结论:

• 在更高密度的生物打印初级人类骨质母细胞可靠地产生具有增强机械性能的矿化骨架.
• 这种方法支持针对患者的体外骨建模,用于研究骨疾病.
• 未来的应用包括个性化疾病建模和帮助临床决策,如骨质变化不完善等条件.