挤出3D打印的三酸-多聚烯酸生物复合物用于骨组织工程中的奎尔-KCl输送
Connor Toulou1, Vishal Sharad Chaudhari1, Susmita Bose1
1W. M. Keck Biomedical Materials Research Laboratory, School of Mechanical and Materials Engineering, Washington State University, Pullman, Washington, USA.
Journal of biomedical materials research. Part A
|March 13, 2024
概括
这项研究开发了一种3D打印的骨架,使用三酸-多烯酸,增强了奎尔和化. 这种新型复合物促进骨生长,降低癌细胞活力,并对抗细菌感染,用于骨科修复.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 再生医学是一种再生医学.
- 整形外科工程 整形外科工程
背景情况:
- 关键大小的骨缺陷带来了重大的再生挑战,阻碍了有效的骨科修复.
- 开发多功能生物复合材料是复杂的,因为有许多相互作用的变量.
- 植物化学物质显示出促进骨生长的潜力,但由于剂量依赖性和物理化学性质而面临临临床限制.
研究的目的:
- 为骨组织工程 (BTE) 设计一种新的3D打印复合材料支架.
- 为了提高脚手架的性能,使用素和化 (KCl) 来改善骨再生和治疗效果.
- 为了评估脚手架的机械稳定性,降解,骨质母细胞反应,抗瘤源潜力和抗菌活性.
主要方法:
- 使用基于挤出的方法制造3D打印的三酸-多烯酸 (TCP-PCL) 脚手架.
- 用素和化 (KCl) 增加支架,以调节释放动力学和降解.
- 评估机械性质 (压力强度),药物释放特征,人类胎儿骨质母细胞 (hfOB) 增殖,骨肉瘤 (MG-63) 细胞活力,以及对黄金葡萄球菌 (Staphylococcus aureus) 的抗菌疗效.
主要成果:
- TCP-PCL支架的压力强度为30MPa,这表明其适用于低承载能力应用的稳定性.
- 奎尔素的释放在28天内遵循了两相模式,KCl使可调节的降解成为可能,并防止了最初的爆发释放.
- 支架显著增强hfOB附着和增殖 (增加2.1倍),降低MG-63细胞活力 (3倍),并显示出强大的抗菌活性 (76-89%的减少).
结论:
- 开发的3D打印复合材料脚手架,功能化使用氨酸和KCl,显示了骨组织工程的重大前景.
- 该材料表现出有利的机械性能,可控释放,增强骨质母细胞反应,抗瘤作用和广泛的抗菌活性.
- 该策略为骨科修复提供了一种多功能解决方案,解决关键大小的骨缺陷和相关并发症.
