3 d bioPen:水凝胶注入再生软骨

高度专业化的软骨是典型的无血管的和非神经在细胞成分较低的数字传播有关脂肪族的环境。尽管它明显的简单、生物工程再生透明软骨的形式有效的植入肌肉骨骼组织工程仍然是具有挑战性的。现有的外科技术包括自体软骨细胞移植(ACI)和matrix-induced自体软骨细胞移植(》)被认为是优于自我修复感应技术。然而,多级》和ACI都是复杂的过程,需要一个双操作;首次手术切除的本地软骨,紧随其后的是扩大成人软骨细胞体外植入前第二次手术。

再生关节hyaline-like强劲软骨是一个关键的优先级在肌肉骨骼组织工程防止cost-intensive退行性骨关节炎,限制了全球医疗保健的生活质量。集成间充质干细胞和三维打印技术已经显示出显著的承诺吗骨组织工程——尽管关键的挑战仍在试验台基础技术转移到手术室实时应用程序。解决这个问题,一组澳大利亚的整形外科医生和工程师原位协作提出了一个有效软骨再生添加剂制造技术。手持工程挤压设备称为BioPen提供了一个先进、同轴挤压战略存款细胞嵌入在水凝胶材料在外科设置。材料的动态分布促进细胞存活,和维护软骨组织工程的力学性能BioPen现在发表在生物制造,眼压科学。

在最近的研究中,克劳迪娅Di贝拉和同事进行neocartilage生物制造作为一个必要的步骤对临床路径的翻译BioPen设备,之前一个体内原理试验动物研究绵羊模型中执行。作者用人体脂肪细胞间充质干细胞明胶(hADSCs)拉登丙烯酸甲酯(GelMa)和透明质酸丙烯酸甲酯(HAMa)水凝胶,通过BioPen挤压生成bioscaffolds形成hyaline-like软骨。作者复制先前建立的协议合成GelMa /哈马水凝胶。手术设备显示能力biofabricate原位再生干细胞利基与未来可能改变现有临床器官和组织再生的方法在外科实践。

人类干细胞从infrapatellar收获脂肪垫(IPFP)的病人接受全膝关节置换术。控制大小和形状的支架由BioPen挤压,作者使用的聚二甲基硅氧烷(PDMS)圆柱形模具创建所需的形状和调节细胞数量,提供可再生的结构组织与3 d几何机械测试。挤压后,样本与紫外线辐照光聚合。材料具有机械负荷测试压缩和原子力显微镜(AFM)来确定表面拓扑结构。

能力产生hyaline-like neocartilage分析使用的细胞反应chondrogenic刺激通过组织学、基因和蛋白表达分析。建设新组织是由蛋白质定位和透明软骨组织的主要组成部分。neocartilage函数决心通过力学性能随着时间的推移。

这项研究证明人类hyaline-like BioPen产生软骨的能力的同轴挤压hADSC-laden GelMa /哈马水凝胶。手持设备外科挤出也可以克服临床移植部位不匹配的局限性。的先前建立核/壳分布支架的几何的生存和增殖潜力hADSCs的保护。基因表达在hyaline-like软骨形成和存在量化,的表达SOX9——主调节器的软骨形成的chondrogenic势反映出来干细胞源。细胞类似的表达COL2A1(II型胶原蛋白中发现软骨)能(形成蛋白多糖蛋白质)来演示分化。Bioscaffolds进一步测试了使用非线性双光子显微镜和二次谐波产生(宋惠乔)检测成熟纤丝的胶原蛋白经过八周的软骨形成。

的可能性提供成骨和chondrogenic生长因子在水凝胶在未来会考虑。额外的研究也将目标实现生物力学属性chondrogenic bioscaffolds与本机关节软骨。在此研究将评估新创软骨形成理解干细胞和三维结构水凝胶之间的相互作用不同的机械和生物降解性能。

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