多模式成像用于动态可视化骨质生成和植入物退化在3D生物打印支架中的多模式成像

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.
• 组织工程是组织工程.

背景情况:

• 有效监测骨再生对于及时诊断和干预至关重要.
• 在连续,动态监测骨形成和植入物退化同时进行的方法中存在差距.
• 目前的方法缺乏实时可视化骨质生成和脚手架在骨修复过程中的破损.

研究的目的:

• 开发一个集成的支架,实时监测骨形成和植入物退化.
• 评估脚手架在增强骨再生和可视化关键生物和材料参数方面的有效性.
• 为动态评估骨缺陷修复提供一种新的工具.

主要方法:

• 功能性支架 (C@M/GLU) 的制造使用3D生物打印,使用拉波尼特,CyP加载的半孔 (CyP@MSNs) 和超小的超偏磁性氧化铁纳米粒子 (USPIO@SiO2) 纳入骨髓中介细胞干细胞 (BMSCs) 的生物墨.
• 在体内和体外评估通过控制释放 (Si) 和 (Mg) 离子来增强骨再生.
• 使用近红外光 (NIR-FL) 成像和通过磁共振 (MR) 信号变化的支架降解来监测性酸酶 (ALP) 表达.

主要成果:

• 复合脚手架在体内和体外模型中显著增强了骨再生.
• 从脚手架上控制释放的Si和Mg离子促进了骨的形成.
• 通过监测ALP表达,NIR-FL成像准确地反映了最初的骨质生成活性.
• 核磁共振成像有效地跟踪了随着时间的推移而发生的脚手架退化,使材料分解的可视化成为可能.

结论:

• 开发的3D生物打印支架可以同时实时监测骨形成和植入物降解.
• 这种综合方法具有显著的潜力,可以在现场进步骨植入物,以加强骨修复监测.
• 脚手架在整个骨愈合过程中促进骨质生成和物质降解的动态可视化.