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低温印刷和静电纺丝法相结合制备软骨组织工程支架
2019/12/18 9:36:46 admin

DOI:10.1016/j.bprint.2019.e00056

骨关节炎是关节炎的主要形式,并且是导致残疾的主要原因。组织工程支架显示出治疗软骨缺损的巨大希望。软骨由复杂的体系结构组成,这对其性能和功能起着很大的作用。在这项研究中,作者使用低温印刷和静电纺丝制造了高度多孔的多区域支架。发达的多区支架成功地模仿了天然软骨中胶原纤维取向的复杂结构。将间充质干细胞接种到多区域支架上。细胞活力,DNA定量和荧光染色表明,体外培养4周后,这些支架支持间充质干细胞的附着和活力。此外,关键的软骨形成因子糖胺聚糖在培养4周后得以维持。与相分离的对照相比,多区支架的压缩性能明显降低,使其在机械上适合于软骨。总的来说,该研究产生了多区域支架,其表达的结构类似于天然软骨及其结果证明了多区域支架具有作为MSC附着和存活平台的能力,突出了在软骨组织工程学中的潜力。


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图1.脚手架的设计和架构。(A)冷冻印刷的螺旋线,多层支架的底层。(B)多区支架:带有电纺中层和顶层的低温印刷螺旋。(C)多区支架的SEM图像显示底部螺旋区和其下方的中间随机取向的纤维层。(D)多区支架的顶层,排列的电纺纤维。(E)多区支架的中间层,随机取向的纤维。(F)多区支架的螺旋底层,表面多孔。(G)该图说明了多区支架的各个层。



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图2.支架形态表征。(A)印刷的螺旋线,多区域支架的底层,线束直径分析。(B)印刷的螺旋,多区支架的底层,孔径分析。(C)随机取向的纤维,多区支架的中间层,纤维直径分析。(D)排列的纤维,多区支架的顶层,纤维直径分析。(E)表列出了平均纤维和孔径。



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图3.支架生化评估。(A)细胞活力,将荧光在24 h标准化至P / S对照支架。(B)DNA定量。(C)硫酸化的GAG含量。(D)GAG / DNA比。误差线=标准误均值,n=4. 统计显着性表示为* p <0.05,** p <0.01;采用具有Tukey事后测试的单向方差分析法。



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图4.脚手架的增量压缩杨氏模量介于0和5、5-10、10-15和15-20%应变之间。误差线=标准误均值,n= > 4。统计显着性表示为* p <0.05,** p <0.01和*** p <0.001;采用具有Tukey事后测试的单向方差分析法。



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图5.在多区域,相分离(P / S)和电纺(ESP)支架上分别放置24小时和4周后,双光子激发荧光(TPEF)和相干抗焦炭拉曼散射(CARS)图像显示了MSC在支架上的附着。



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图6.多区支架的表征。(A)多区支架的SEM图像。(B)多区支架的荧光图像显示MSC定位在电纺纤维顶部螺旋空间内。(C)在24小时将MSC的Z stack连接至多区支架。(D)MSC的Z堆栈以4wks附着在多区支架上。(E)多区域支架的基因表达。GAPDH管家基因的正常值与24小时时间点的基因表达相关。相对表达是使用2-ΔΔCt方法计算的。误差线=标准误均值,n= > 3。



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