超临界的CO2发泡层级多孔PLA/PBS基脚手架用于高级骨再生
Shan Tang1, Guobin Huang2, Chengyong Li3
1Yunnan Provincial Key Laboratory of Energy Saving in Phosphorus Chemical Engineering and New Phosphorus Materials, The International Joint Laboratory for Sustainable Polymers of Yunnan Province, The Higher Educational Key Laboratory for Phosphorus Chemical Engineering of Yunnan Province, Faculty of Chemical Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming, 650500, China; Yunnan Technological Innovation Center of Phosphorus Resources, Kunming, 650600, China.
一种新的纳米-酸 (nHA) 骨架 (PBCMH3) 增强了骨的再生. 这种支架显示出极好的生物相容性,并促进了体内新骨的形成,为骨组织工程提供了一个有前途的解决方案.
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:
- 骨缺陷带来了重大的临床挑战,需要有效的骨再生策略.
- 目前的骨架经常难以平衡机械性能,骨质生成潜力和生物相容性.
- 开发先进的材料对于改善骨组织工程成果至关重要.
研究的目的:
- 开发和描述一种新的多孔骨架系统 (PBCMH),使用纳米酸 (nHA),奇托,聚乳酸 (PLA) 和聚丁酸盐 (PBS).
- 评估不同的nHA含量对脚手架性能和骨再生效能的影响.
- 为了评估骨组织工程应用中优化的脚手架的体外和体内性能.
主要方法:
- 通过融和超临界CO2 (scCO2) 泡制成PBCMH支架的制造,其中含有0-30%的nHA.
- 脚手架结构的特征,孔径,机械性能和表面的水友性.
- 在实验室中评估大鼠骨髓衍生干细胞 (rBMSC) 的增殖和骨质分化.
- 使用微型CT和组织学分析在鼠骨缺陷模型中的骨再生体内评估.
- 通过系统性毒性研究评估脚手架生物安全性.
主要成果:
- 脚手架展示了相互连接的多孔网络,可调节的孔径 (57.2-184.3微米) 和机械性能.
- PBCMH3组 (30% nHA) 显示了最佳特征:孔径最小,水友性最高 (61.1°),机械性能最好 (弹性模量~4.26 MPa).
- 实验室研究证实PBCMH3显著增强了rBMSC的扩散和骨质分化 (ALP活性,矿物沉积).
- 在体内结果表明,PBCMH3组的骨再生优异,具有广泛的新骨形成和成熟的板状骨.
- 在主要器官中没有观察到系统性毒性或不良影响,这证实了生物安全性.
结论:
- 新型PBCMH支架,特别是PBCMH3配方,表现出卓越的物理化学性能和适合骨再生的机械强度.
- 在体外和体内,PBCMH3显著促进骨质分化和骨形成.
- 脚手架具有很高的生物相容性和生物安全性,使其成为骨组织工程中临床应用的有希望的候选者.
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