纤维增强的基于凝的水凝生物复合材料管状脚手架,具有可编程的机械性能

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:

• 组织工程管状支架 (TETS) 对于修复管状组织损伤至关重要,但在实现最佳机械性能和生物相容性方面面临挑战.
• 基于凝的水凝具有生物相容性和可降解性,但其机械强度不足以修复管状组织.
• 现有的TETS往往缺乏与原生人类管状组织匹配所需的机械性能.

研究的目的:

• 设计先进的纤维/水凝生物复合材料管状支架 (BCTS),具有可调节的机械性能.
• 模仿人类管状组织的本地细胞外矩阵结构,以提高脚手架的性能.
• 为各种临床应用提供个性化的TETS开发策略.

主要方法:

• 使用高精度3D打印制造超细纤维网络管状支架 (UFNTS),以复制原纤维布局.
• 将UFNTS嵌入细胞兼容的基于凝的水凝中,以创建BCTS.
• 使用有限元分析来预测脚手架的机械行为和可调节性质的实验验证.

主要成果:

• 开发的BCTS表现出J形应力应变反应,这是自然组织的特征.
• 通过修改UFNTS结构参数,通过0.2-4.35 MPa的拉力模量范围来实现可调整的机械性能.
• 从1580-7850mmHg的可编程爆破压力被证明,覆盖了大多数人体管状组织的范围.
• BCTS成功地模仿了各种人体管状组织的机械特性.

结论:

• BCTS的设计和制造为开发具有卓越机械性能和生物相容性的TETS提供了一种新的方法.
• 由于BCTS的可调性,可以在组织工程中实现个性化的支架策略.
• 这一进步为重建受损的人类管状组织提供了一个有希望的解决方案.