天津大學(xué)劉文廣、天津醫(yī)院楊強(qiáng)等 | 3D打印雙層仿生人工骨膜用于促進(jìn)骨再生

來源：生物設(shè)計(jì)與制造BDM


本研究論文聚焦3D打印雙層仿生人工骨膜用于促進(jìn)骨再生。骨膜是覆蓋在骨表面的一層堅(jiān)韌的結(jié)締組織，對于維持骨組織的功能起到至關(guān)重要的作用。目前，大多數(shù)人工骨膜具有較弱的機(jī)械強(qiáng)度和較快的降解速度，并且難以將成骨功能和血管生成功能整合為一體。

鑒于此，在本項(xiàng)研究中，作者通過3D打印技術(shù)構(gòu)建了一種雙層仿生人工骨膜，以甲基丙烯酰化明膠 (GelMA) 和羥基磷灰石 (nHA) 作為仿生形成層，以負(fù)載鎂離子的聚N-丙烯�；�甘氨酸 (PACG) 和GelMA的共聚凝膠作為仿生纖維層。兩層中均含有GelMA組分，為擠出打印的實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)；由于nHA納米粒子能夠釋放鈣離子，形成層承擔(dān)了促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化的功能；纖維層的P (ACG-GelMA)-Mg2+水凝膠具有氫鍵增強(qiáng)的力學(xué)強(qiáng)度和長達(dá)60天左右的降解時(shí)間，起到保護(hù)內(nèi)部缺損部位的功能，并且其中持續(xù)釋放的鎂離子展現(xiàn)出調(diào)控巨噬細(xì)胞向M2表型極化和促進(jìn)臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞血管生成的功能。這種雙層人工骨膜支架植入到大鼠顱骨臨界尺寸骨缺損部位后，在術(shù)后12周具有最優(yōu)的新骨生成效果，因而具有明顯的促進(jìn)骨再生作用。

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圖1 雙層仿生人工骨膜支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與功能示意圖


圖2 雙層骨膜支架體外抗炎和成血管功能評價(jià)


圖3 雙層骨膜支架在體外具有促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化功能


圖4 雙層骨膜支架植入大鼠顱骨臨界尺寸骨缺損部位后具有優(yōu)異的促進(jìn)新骨再生效果