پرینت سه بعدی داربست های درون غضروفی با ریز ساختار درجه بندی شده

تاریخ انتشار: ﺳﻪشنبه 23 شهریور 1395 | امتیاز: Article Rating

بافت درون غضروفی دارای ساختار درجه بندی شده پیچیده ای است به نحوی که ویژگی های زیستی، فیزیولوژیک و مکانیکی در تمام ضخامت آن از منطقه استخوانی زیر غضروفی سطح مفصل گرفته تا منطقه غضروف هیالینی در سطح مفصل به طور قابل توجهی متفاوت است. این امر چالش قابل توجهی را برای ساختارهای مهندسی بافت شده نشان دهنده نقص های درون غضروفی ارائه می کند. مدل سازی رسوب ادغام شده(FDM) زیست پرینترهای سه بعدی، راه حل منحصربفردی را برای این مشکل ارائه می کند. هدف این مطالعه استفاده از زیست پرینترهای سه بعدی مبتنی بر FDM و هیدروکسی آپاتیت نانوکریستالی برای بهبود چسبندگی،رشد و تمایز درون غضروفی سلول های بنیادی مزانشیم مغر استخوان انسانی است. پارامترهای پرینت کردن FDM می تواند از طریق طراحی های کامپیوتری و نرم افزار کنترل عدید کامپیوتری برای دستکاری هندسه داربست تنظیم شود به نحوی که برای نمایش مکانیکی آن بدون مختل کردن رفتار سلولی سودمند باشد. علاوه براین، توانایی تنظیم مناسب داربست های پرینت شده سه بعدی از طریق توجه به رویکردهای که گنجاندن ذارت دارای فاکتورهای بیوشیمیایی را تسهیل می کنند ، تمایز مطلوب سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی را بهتر فراهم می کنند. برای این مطالعه، FDM‌برای قالب های در برگیرنده پرینت که به طور خلاقانه ای با پراکنش متنوع خلل و فرج در تمام طول ضخامت داربست پراکنده شده بودند استفاده شد. اثر مکانیکی و زیستی پراکنش های متنوع خلل و فرج مقایسه شد و برای تعییت مزایای این دستکاری فیزیکی ارزیابی شد. نتایج نشان می هد که هم ویژگی های مکانیکی و هم ظاهر سلولی در ساختارهای سوراخدار درجه بندی شده در مقایسه با ساختارهایی که سوراخ ها به طور یکنواخت پراکنده شده بود و یا سوراخی وجود نداشت، بهبود معناداری می یابد. نتایج تمایز دستکاری استخوان زایی و غضروف زایی موفقیت آمیزی را در داربست های مهندسی شده نشان داد.

Nanotechnology. 2016 Sep 8;27(41):414001. [Epub ahead of print]

3D printing of novel osteochondral scaffolds with graded microstructure.

Nowicki MA1, Castro NJ, Plesniak MW, Zhang LG.

Abstract

Osteochondral tissue has a complex graded structure where biological, physiological, and mechanical properties vary significantly over the full thickness spanning from the subchondral bone region beneath the joint surface to the hyaline cartilage region at the joint surface. This presents a significant challenge for tissue-engineered structures addressing osteochondral defects. Fused deposition modeling (FDM) 3D bioprinters present a unique solution to this problem. The objective of this study is to use FDM-based 3D bioprinting and nanocrystalline hydroxyapatite for improved bone marrow human mesenchymal stem cell (hMSC) adhesion, growth, and osteochondral differentiation. FDM printing parameters can be tuned through computer aided design and computer numerical control software to manipulate scaffold geometries in ways that are beneficial to mechanical performance without hindering cellular behavior. Additionally, the ability to fine-tune 3D printed scaffolds increases further through our investment casting procedure which facilitates the inclusion of nanoparticles with biochemical factors to further elicit desired hMSC differentiation. For this study, FDM was used to print investment-casting molds innovatively designed with varied pore distribution over the full thickness of the scaffold. The mechanical and biological impacts of the varied pore distributions were compared and evaluated to determine the benefits of this physical manipulation. The results indicate that both mechanical properties and cell performance improve in the graded pore structures when compared to homogeneously distributed porous and non-porous structures. Differentiation results indicated successful osteogenic and chondrogenic manipulation in engineered scaffolds.

PMID: 27606933
ثبت امتیاز
نظرات
در حال حاضر هیچ نظری ثبت نشده است. شما می توانید اولین نفری باشید که نظر می دهید.
ارسال نظر جدید

تصویر امنیتی
کد امنیتی را وارد نمایید:

آرشیو سالانه
آرشیو سالانه
نظرات خوانندگان
نظرات خوانندگان