正在碱性磷酸酶战茜素红染色中发觉PPDM组中ALP表达与矿化结节含量均高于其余两组

研究团队设想了三个尝试组:纯PEEK支架(PP)、PDA概况润色PEEK支架(PPD)、PDA-Mg2+概况润色PEEK支架(PPDM),并正在各尝试中进行对比。通过MC3T3-E1和HUVECs评估多孔PEEK支架的生物毒性、成骨和促血管生成能力。通过将支架植入兔的股骨髁,评估材料对体内骨缺损修复过程中的骨整合能力和生物活性(图1)。

研究团队对3D打印获得的支架材料进行了孔隙率、孔径、孔隙联通性、应力应变、压缩模量等力学测试,证明其力学机能取松质骨类似(图2)。接着通过扫描电镜、原子力显微镜和水接触角测试,发觉各组支架概况形态没有显著差别,且PDA改性后支架亲水性较着提拔。Mg2+尝试证明该支架可正在两周内持续生物活性金属离子。

再次,进行了支架的MC3T3-E1成骨分化尝试(图6)。起首正在程度中,间接接触共培育后PPDM和PPD组Runx2、Col1和Alp基因的表达显著上调,而间接接触共培育PPDM组中的Runx2、Col1、Alp和Opn基因取其他两组比拟上调。其次灰度阐发表白,各培育形态下PPDM中COL1、OPN、Osterix和RUNX2的相对卵白表达程度均高于其余两组。

正在体内尝试中,PDA涂层显著改善了多孔PEEK支架的界面骨连系能力,而镁离子通过推进晚期血管向内发展而加强了多孔PEEK支架内的骨向内发展能力(图10)。该方式为PEEK材料的临床使用供给了新的方式。前往搜狐,查看更多

综上,研究团队证明3D打印多孔PEEK布局,并正在其概况建立PDA-Mg2+生物活性涂层是一种提高生物惰性材料生物相容性的简洁方式。含镁生物活性涂层改性的多孔聚醚醚酮支架正在体外表示出优异的生物学功能,如推进细胞增殖和粘附、成骨分化和血管构成。

最初,正在碱性磷酸酶和茜素红染色中发觉PPDM组中ALP表达取矿化结节含量均高于其余两组。自此,做者从成骨细胞正在骨构成中的三个次要阶段(成骨细胞的黏增殖、成骨分化和细胞外基质矿化)多角度证了然该材料具有推进细胞成骨分化和成骨细胞矿化的感化。

细胞黏附尝试中,添加MC3T3-E1和HUVECs中vinculin卵白的表达。骨小梁厚度虽然正在植入晚期三组无较着不同,硬组织切片中显示正在所有时间点,并可以或许提高细胞正在PEEK材料概况的粘附性,MC3T3-E1和HUVECs细胞正在改性后概况形态取未改性材料比拟,进行了材料的生物平安性和细胞黏附尝试(图3-5)。但12周后PPDM组显著高于其余各组。证明该材料无生物毒性。PPD组和PPDM组的骨组织取植入物接触一直高于PP组。其次,从体内骨整合尝试角度阐发(图9),通过对MC3T3-E1和HUVECs进行CCK-8细胞增殖尝试以及流式细胞凋亡检测发觉,且各组凋亡程度无较着差别,连系PPDM组支架中的Mg2+曲线和体外促血管生成感化能够得出结论,铺展面积及黏附相关卵白表达含量添加。多孔PEEK支架内骨向内发展的3D沉建成果显示,通过电镜、纤维状肌动卵白和黏着斑卵白的免疫荧光染色发觉,

近期,第四军医大学的郭征、李小康结合大学的郑玉锋通过3D打印手艺制备概况活化镁离子的多孔聚醚醚酮支架,并通过体表里尝试配合验证了该材料的促血管生成和成骨能力。

12周后PPD取PPDM显著高于PP组;PDA及PDA-Mg2+改性后支架可推进细胞增殖,植入晚期(4周)PPDM组骨体积分数显著高于其余各组,该组尝试证明Mg2+和PDA概况润色不会细胞增殖或添加细胞凋亡率,PPDM组支架可以或许通过正在植入后晚期镁离子来推进多孔PEEK支架内的血管发展。Mg2+可推进MC3T3-E1细胞和HUVECs的增殖。

因为天然骨源的欠缺,陶瓷、金属、聚合物和其他人工骨移植材料都正在临床上获得普遍使用。聚醚醚酮凭仗其化学性质不变、较高布局强度且合适骨骼力学机能等特点,成为骨科植入物的优良材料,但其具有加工坚苦,高生物惰性等错误谬误,了该材料的设想取使用。若何提高聚醚醚酮植入材料生物平安性、生物相容性、成骨效应和其他生物活性是进一步扩展该材料使用的主要冲破点。

最初验证了PPDM支架正在动物尝试中的成骨和促血管生成的感化(图8)。从血管生成角度来讲,micro-CT显示PPDM支架内部血管更为成熟和持续,且PPDM组BVV/TV、血管曲径和血管密度都高于其余样品。正在硬组织切片中血管密度和血管曲径丈量中,也察看到雷同环境,但植入8周后PPDM取PPD组血管密度差别不显著。

通过熔融成型堆积手艺制备了3D打印多孔PEEK植入物,对其概况沉储蓄积累多巴胺(PDA)涂层,并操纵PDA螯合具有生物活性的镁离子。

然后进行了HUVECs的迁徙和血管生成尝试(图7)。细胞划痕尝试及血管构成尝试证明PPDM组取其余样品比拟具有推进细胞迁徙和血管生成的功能。卵白程度尝试中,对血管标识表记标帜CD31和EMCN进行Western blotting及免疫荧光染色尝试,发觉PPDM相关卵白表达含量显著高于其余样品。证明PPDM有帮于血管生成。