干细胞生长在成骨的介质在PLGA, PLGA / HA,和钛支架手术的应用程序

文摘

多能干细胞脂肪tissue-derived (hASCs)可以分化成成骨细胞等多种中胚层细胞类型内层,成肌细胞。我们从皮下脂肪组织中分离出hASCs骨科手术和诱导成骨分化的28天等三种不同的合成支架polylactide-co-glycolide (PLGA), polylactide-co-glycolide /羟基磷灰石(PLGA / HA),小梁钛支架(Ti6Al4V)。孔隙大小可以影响某些标准如细胞依附,浸润,血管化。本研究的目的是调查PLGA的PLGA / HA支架的性能和更高的孔隙率,介于75%和84%,对钛支架,但较小的孔隙大小,与hASCs播种开发一个模型,可用于骨缺损的治疗和骨折。骨是由ELISA定量评估的细胞外基质蛋白表达,冯Kossa染色,x射线微量分析和扫描电子显微镜。钛支架上的高数量的蛋白质矩阵对PLGA的PLGA / HA导致的结论是,不仅材料的类型,结构显著影响细胞增殖。

1。介绍

干细胞成为组织修复的主要细胞来源,因为他们满足几个主要细胞疗法不符合需求差异化的主要细胞。他们定义的自我更新、分化能力,他们能够在文化增殖而不失去其潜在形成组织(1]。干细胞在再生医学的使用收到了很大的兴趣近年来(2),和一个有前途的方法是促进组织再生,移植组织工程结构由biofactor (cell /基因和/或蛋白)生长在多孔结构称为脚手架(3]。脚手架提供机械支持和作为基质细胞增殖并接受分化。合成脚手架由几个不同的混杂材料,如钛、羟磷灰石,和聚合物,用于骨缺损的治疗和骨折100多年(4]。部分resorbable聚合物如poly-alfa-hydroxy酸现在被引入,这允许新骨生长;这些新型聚合物已被塑造成自我强化的螺丝,销子,棒,间距器和使用一些成功的巨大骨架骨折固定。这些材料有很好的力学特性的刚度和耐压力。调查合成和天然无机陶瓷材料如HA涂层支架材料大多曾在骨组织工程(5]。这是因为这些陶瓷与自然骨无机成分,综合分析属性(6]。最近的事态发展导致的潜在兴趣多孔HA合成骨移植物(7]。HA展品强烈倾向于吸引成骨细胞但具有低吸收速率在活的有机体内和脆弱,特别是在高度多孔形式。为了缓解这些固有的问题,同时仍然保持其好处,HA结合等天然和合成聚合物PLGA生产复合支架。添加可降解PLGA HA将允许更好的操纵,生物相容性,控制宏观和微观结构在形成复合材料适合骨缺陷。此外,PLGA公顷可以作为粘结剂,以减少陶瓷的脆性。PLGA / HA复合材料对骨移植和前途的材料都进行了广泛的调查(8]。

高分子三维支架有几个优势,因为他们允许一个精确的选择的材料,因此纳米结构和支架的体系结构。此外,他们已经被广泛的研究在过去的几年内,主要由于其良好的生物相容性(它们的使用也有其起源和已经合并在制药领域),它们的化学多样性,和良好的生物性能;他们也不意味着免疫原性的危险反应或疾病传播的可能性。他们通过随机断链降解生成的乳酸和乙醇酸单体通过代谢途径消除。的内在属性在生产原料发挥战略性作用,结构,和形态,因此,在聚合物支架的功能表现9]。作为一个人工ECM支架的结构和表面形态必须满足一般要求具体的有针对性的组织:(i)连通孔隙,确保细胞生长和营养和代谢废物运输流;(2)三维架构;(3)合适的机械性能;(四)合适的表面化学;(v)可控生物降解和bioresorbability10]。支架的形状也应该促进细胞播种和依恋,促进细胞增殖和分化11]。此外,bioresorbable脚手架应该提供力学性能(强度、刚度)相当于宿主组织,直到bioresorbable脚手架矩阵被替换的新组织(12]。

小梁钛是一种惰性生物降解材料具有优良的生物相容性(2];它主要利用了长骨缺陷由于其优良的抗压强度。支架的形状不仅提供骨骼生长的衬底,而且脚手架几何影响血管的生成的可行性等关键环境属性和纤维组织渗透阻力4]。孔隙度是一个开放孔隙体积的测量矩阵,通常称为空隙率。打开毛孔两边细胞获得,让液体流动和运输营养物质通过多孔矩阵(13]。

孔隙大小被称为多孔的固体部分矩阵之间的距离;它通常报告为直径的圆孔或非圆形孔的长轴。孔隙大小影响细胞绑定,迁移的细胞增长,细胞形态和表型表达(14]。支架与平均孔隙大小从20μm - 1500μ米已经用于骨组织工程应用[15]。通过促进毛细血管的形成,毛孔大于300μm直接导致骨生成,而毛孔小于300μ米可以鼓励骨软骨骨化(15,16]。

孔隙大小不仅影响细胞生长,但也影响脚手架性质;例如,微孔支架的弹性增加毛孔内支架的数量增加(13,17]。聚合物支架的孔隙结构导致了300年和350年之间μ米,孔隙度65 - 70%;细胞的平均直径孔用于Ti6Al4V构造是640μm,结构平均孔隙度为65%。

骨组织工程技术基于自体移植细胞/组织将消除供体短缺的问题,供应限制,病原体转让、感染和免疫(18]。

本研究的目的是评估的附着力和成骨分化hASCs种植在polylactide-co-glycolide (PLGA), polylactide-co-glycolide /羟磷灰石(PLGA / HA)和小梁钛支架(Ti6Al4V)通过比较分析指标的成骨细胞的表型细胞粘附等不同的支架,I型胶原蛋白的提取和测量(COL)和碱性磷酸酶(ALP)。扫描电子显微镜(SEM)的所有类型的支架与细胞之前和之后的殖民,冯·Kossa染色和x射线微量分析进行检测钙化的细胞外基质生产。

2。材料和方法

2.1。材料

8515年达到聚合物(PLGA DLG 7 e, Mw 120 kDa, Mn 97 kDa)从湖岸生物材料购买,伯明翰(美国)。盐(氯化钠、Mw 58.443克/摩尔,水溶性36克/ 100毫升20°C)和1,恶烷用于制备PLGA支架,得到从卡洛•Erba米兰(意大利)。羟磷灰石(HA)的技术从Sigma-Aldrich购买< 200海里。支架的制备中使用的水蒸馏和过滤0.22μ米微孔膜过滤器(美国马萨诸塞州密理博公司)。除非指定,所有其他的溶剂和试剂均为分析纯。

2.2。的制备和表征PLGA, PLGA / HA支架

PLGA的PLGA / HA支架是由溶剂/铸造微粒浸出方法解释了在前一个工作19]。简单地说,脚手架准备进行如下:700μL (PLGA溶液(15% w / v在1,4 -二恶烷)或暂停5% HA的PLGA就一滴一滴的被扔聚四氟乙烯模具(圆柱瓶直径10毫米)满700毫克的氯化钠porogen粒子与600 - 1180μ米直径。包含porogen和聚合物溶液的模具首次在室温下保持(RT)一夜之间,允许通过porogen聚合物溶液的扩散粒子,然后它被放在−25°C 24小时。冷冻porogen /聚合物混合冻干在−50°C 12小时完全去除溶剂。支架是透析在水中(200毫升)RT 21天删除porogen粒子。水是第一周改变一天三次,然后一周一次。透析后支架在冻干−50°C过夜。准备的支架被存储在一个干燥器在−25°C。6毫米的支架有高度和直径12毫米(数字1(一)和1 (b))。相同的制备过程被用来获取样本毫米,接受了张力测试。

2.3。描述的PLGA, PLGA / HA支架

2.3.1。密度和孔隙度测定

的密度和孔隙度值PLGA的PLGA / HA使用修改后的液体置换法测定聚合物支架(20.以乙醇为位移液体。

加权聚合物支架(W)沉浸在这样一个量筒包含已知的体积(V₁)的乙醇。样品被保存在非溶剂10分钟,然后一组evacuation-repressurization周期进行强迫乙醇进入孔隙结构。

骑自行车一直持续到没有气泡观察支架表面。乙醇的总量和是否有脚手架被记录为V₂。体积的差异,(V₂−V₁),代表支架骨架的体积。是否有脚手架被删除从气缸和残余乙醇成交记录为V₃。体积(V₁−V₃),也就是说,乙醇体积保留在多孔支架,被定义为支架的孔隙体积。脚手架的总量计算如下: 脚手架的密度()被表示为 和支架的孔隙度()表示为百分数(%)计算 密度和孔隙度确定一式三份(),表示的意思±标准差报道在表1。

2.3.2。机械测试

圆柱形样本(~6毫米直径×12毫米高)进行了压缩测试而带样品(~毫米)进行了拉伸测试。

所有的机械测试是使用电磁执行试验机(Enduratec ELF3200, Enduratec-Bose, Minnetonka,锰、美国),配备220 n的负载细胞评价压缩和拉伸阻力,在位移控制下,在0.1毫米/秒的速度。不同控制使用取决于测试的机器配置,即压缩或紧张。压缩试验进行了应用圆柱支架上,相同的载荷与相反的方向指向内部脚手架的一部分。这使力的均匀分布,在正交计划,内部支架结构。在弹性材料的存在,这决定了矩阵的缩短在轴向和径向矩阵的扩大。

压缩测试和拉力测试的结果被发表在表2弹性模量(E_c1E_c2E_c3和E_t)提取的线性区域应力应变曲线。

2.4。钛支架

小梁钛支架(Ti6Al4V)是由制造商提供Lima-Lto公司(利马维拉诺瓦迪圣丹尼尔·德尔·弗留利,意大利)。一个创新的多平面六角形细胞结构模仿细胞的骨小梁结构开发,及其形态和尺寸优化改善血管化,因此osteointegration最大化。

之前的研究表明,最小孔隙大小改善osteointegration是300μm。此外,细胞增长速度明显快钻有一个直径600频道μ比通道的直径300,400,500,1000μ米(21]。细胞的平均直径孔用于Ti6Al4V构造是640μm;的结构平均孔隙度65%22]。小梁钛支架(Ti)使用6毫米的高度和直径12毫米(图1 (c));弹性模量的值的小梁钛报道了马林et al。22]。

2.5。人类脂肪衍生干细胞(hASCs)

干细胞是由皮下脂肪组织获得健康的捐赠者在骨科手术。外科手术之前获得知情同意。简单,组织被切碎然后孵化消化缓冲区(0.01%胶原酶II型DMEM F12-HAM中补充10%的边后卫,100 U青霉素、链霉素、两性霉素)1 h在37°C,同时大力摇晃。的孵化时间,5卷的DMEM F12-HAM添加中和胶原酶,和悬挂在1200转离心10分钟。包含hASCs,由此产生的颗粒悬浮在DMEM F12-HAM补充10%的边后卫,100 U青霉素、链霉素、两性霉素(控制介质,厘米)。hASCs最初的培养在CM中高达95%的融合在湿润的气氛中95%的空气有5%的二氧化碳在37°C。贴壁细胞使胰蛋白酶化,hASCs每100毫米²被播种在烧瓶。这些段落重复三次。

2.6。流仪表面标记分析

hASCs表型特点是流式细胞术;异硫氰酸荧光素(FITC)或藻红蛋白(PE)共轭单克隆抗体,具体CD45, CD34, CD90 (BD PharMingen,圣地亚哥,加利福尼亚州,美国),CD73, CD105 (Serotec Kidlington,牛津大学,英国)。

合适,isotype-matched,不反应的fluorochrome-conjugated抗体被控制。分析细胞群进行通过与一个FACScalibur直接免疫荧光流式细胞分析仪(BD PharMingen)和数据计算使用CellQuest软件(BD PharMingen)。

2.7。细胞培养和文化条件

在细胞融合,使胰蛋白酶化和接种到支架如下:一滴50μL包含细胞放置在顶部的支架放置在24井(合演,康宁公司,纽约,美国),允许由多孔基质吸附前2小时厘米了。成骨分化,5细胞/支架结构为每个类型的脚手架被切换到成骨的介质(OM) (DMEM F12-HAM包含15%的边后卫,10毫米beta-glycerophosphate, 100 nM地塞米松,0.05毫米抗坏血酸,抗生素,和两性霉素)。支架被维护在OM 28天。

(3)- 4 5-dimethylthiazole-2-yl 2, 5-diphenyltetrazolium溴化测试。

评估种子细胞的线粒体活动,也就是说,细胞在PLGA可行性,PLGA / HA,和3 d钛支架在文化时期,测试3 - (4 5-dimethylthiazole-2-yl) 2, 5-diphenyl溴化四唑(MTT) (Sigma-Aldrich)上执行天1、3、14、28(文化期结束)。培养基被替换为0.5毫克/毫升溶液MTT的磷酸盐(PBS)(137毫米氯化钠,氯化钾2.7毫米,4.3毫米Na₂HPO₄,1.4毫米KH₂阿宝₄、pH值7.4)和细胞培养孵化4 h。可行的细胞能够降低肝癌为甲瓒晶体。删除MTT的解决方案后,溶解甲瓒产品,500年μL(二甲亚砜(Sigma-Aldrich)补充道,和包含培养的好板3 d支架瓶激动了20分钟。200年整除μL采样,和相关的测量吸光度值在570 nm标仪(美国加州BioRad实验室、大力神)。细胞生存能力的标准曲线是用来表达结果百分比。

2.8。DNA内容

最后孵化(28天),细胞在支架由冻融法在无菌细胞溶解去离子的蒸馏水。释放DNA含量与DNA荧光定量评估工具包(PicoGreen分子探针,尤金,矿石,美国)。DNA的标准曲线,得到一个已知数量的成骨细胞,被用来表达结果细胞/支架数量。

2.9。扫描电子显微镜(SEM)

SEM进行PLGA, PLGA / HA和小梁钛支架前后28天的孵化hASCs细胞。支架固定在戊二醛在pH值为7.4 2.5%,Na-cacodylate缓冲大约2小时,然后用Na-cacodylate缓冲30分钟。脱水过程进行了使用乙醇浓度增加(从50%到100%)。样本然后用公司提交给临界点干燥₂、安装在铝存根和黄金气急败坏的说(纯度99.9%)度在氩气氛允许足够的黄金涂层多孔结构的内表面(溅射涂布机BALZER说)。观察和显微图进行SEM剑桥立体扫描,在20 kV操作。

2.9.1。的纯化蛋白质和抗体ELISA检测

i型胶原蛋白是纯化如前所述23,24];骨钙素收购从生物医学技术(美国质量斯托顿)和碱性磷酸酶购买从Sigma-Aldrich Inc .拉里·w·费舍尔博士(http://csdb.nidcr.nih.gov/csdb/antisera.htm马里兰州贝塞斯达国家卫生研究院、美国)为我们提供了兔多克隆antitype-I胶原蛋白,anti-osteocalcin, antialkaline磷酸酶。

2.9.2。细胞外基质蛋白的提取培养支架和ELISA试验

3天、28天,为了评估大量的细胞外基质成分通过支架表面,支架是洗广泛与无菌PBS为了去除培养基,然后孵化24 h在37°C和1毫升无菌样品缓冲(20毫米Tris-HCl 4 M GuHCl 10毫米EDTA, 0066% (w / v) SDS, pH值8.0)。潜伏期结束时,样品缓冲整除被移除,然后3 d Ti, PLGA, PLGA / HA支架离心机在4000 rpm 15分钟为了收集样品缓冲裹入孔内。文化系统中的总蛋白浓度由BCA蛋白质鉴定评估工具包(皮尔斯生物技术公司,罗克福德,生病,美国)。总蛋白浓度毫克/毫升钛支架,毫克/毫升PLGA支架,毫克/毫升PLGA / HA支架。矩阵提取后,支架被孵化,再一次,24 h在37°C和1毫升无菌样品缓冲区,并没有发现蛋白质含量。校准曲线测量进行了i型胶原蛋白和碱性磷酸酶。微量滴定井被涂上一层增加每个纯化蛋白的浓度,从10 ng 2μg,在涂料缓冲区(50毫米Na2CO3, pH = 9.5)一夜之间在4°C。一些井涂以牛血清白蛋白(BSA)作为消极的控制。为了测量细胞外基质的每个ELISA测定蛋白质,微量滴定的井被涂布,一夜之间在4°C, 100μL(以前提取的细胞外基质(20μ在涂层缓冲g / mL)。后三个洗PBST (PBS含有0.1% (v / v)渐变20),井与200年被孵化μL (PBS含有2% (w / v) BSA 2 h 22°C。1.5 h井随后被孵化的22°C和100μL L·费舍尔的anti-type-I胶原蛋白和anti-alkaline磷酸酶兔多克隆抗血清(1:500稀释1% BSA)。洗后,井被孵化与100年1 h 22°CμL (HRP-conjugated山羊antirabbit免疫球蛋白g(1: 1000稀释1% BSA)。与100年井终于孵化μL底物溶液(phosphate-citrate缓冲区o苯二胺盐酸盐)。颜色反应是与100年停止μL 0.5 H₂所以₄,测量吸光度值在490 nm标(BioRad实验室)。绝对的低估蛋白质沉积是有可能的,因为样品缓冲区,用于矩阵提取,含钠十二烷基硫酸盐,这可能干扰蛋白质吸附在ELISA测定。细胞外基质成分的数量在整个支架被表示为pg /(细胞×支架)。

2.9.3。评估的钙沉积

层的细胞在培养板冲洗PBS和固定在4%多聚甲醛在室温下1 h。5%的硝酸银的细胞培养30分钟在黑暗中,用蒸馏水冲洗,暴露于紫外线1 h。分泌钙化的细胞外基质是观察到黑色的结节。

x射线微量分析的样品检测运行Ca, P和支架内的位置。250年剑桥获得图像立体扫描,扫描电子显微镜。

2.10。统计分析

数据是平均数±标准差。统计分析使用单向方差分析方法随后Newman-Keuls 'Q测试(4.0 Graph-Pad棱镜)。

3所示。结果

3.1。PLGA, PLGA / HA支架特性

表1报告聚合物支架的孔隙率和表观密度。的PLGA支架导致孔隙度有显著高于PLGA / HA支架。这可能是由于存在混合的HA纳米粉在支架制备过程中聚合物溶液。聚合物支架的孔隙结构进行了扫描电镜显示连通孔隙的存在,其直径是200年和350年之间μm。如表所示1,HA的存在降低了支架的孔隙度和孔隙大小。

只要机械性能而言,压缩50%的初始长度没有失败导致塑性变形。相反,导致张力测试标本失败虽然应变水平变量根据脚手架。

压缩应力-应变曲线的PLGA支架显示三个线性区域。压缩应力-应变曲线的PLGA + HA显示两个线性区域。之前所有张力测试显示一个线性区域产量和失败。压缩和拉伸模来自所有的线性区域报道在表2。HA在复合支架的存在似乎并没有改善聚合物支架的压缩性质,而拉伸性能提高了HA聚合物结构。

3.2。流式细胞术

的表面表型分析了hASCs流式细胞术在通道3 (P3),和结果与先前的报道一致25,26]。第三段,特别是与造血细胞不再被污染,98%以上的细胞表达了MSC典型表面标记模式。详细hASCs CD73阳性,CD90、CD105表面抗原阴性CD34、CD45分子(27,28)(图2)。

3.3。单层培养的hASCs

在单层培养的成骨诱导之前,hASCs显示一个细长,成纤维细胞的外观(图3(一个))。经过28天的细胞培养在OM, hASC形态分化成骨细胞,改变成一个圆,立方形的形状(图3 (b))。此外,矿化确定定性为钙沉积冯Kossa染色(图7(一));阳性染色检测到黑结节(图的外观7 (b))。

3.4。细胞形态

细胞培养的3 d Ti, PLGA, PLGA / HA支架通过SEM观察(数字4,5和6)。数据4,5,6都是28天的代表形象OM的细胞培养显示细胞表面的粘附3类型的支架。特别是细胞均匀覆盖在表面,横跨在3 d Ti邻近的纤维支架(图4 (b))和PLGA支架(图5 (b))。高倍镜下对钛支架(图4 (c))细胞嵌入一层致密的ECM也形成多孔结构之间的一座桥梁。

在PLGA样本,细胞过程覆盖几乎整个支架表面丰富的ECM(图5 (c))。在PLGA / HA,一些细胞在表面(图6 (b)),但大多数的细胞被完全嵌入在ECM,填充的多孔结构,可以观察到更高的放大(图6 (c))。

评价细胞在PLGA可行性,PLGA / HA,和钛支架在文化时期,MTT测试。1天、3、14日文化的最后时期,平均细胞生存能力是在86 - 91%之间,没有统计上的显著差异的细胞生存能力)在所有类型的脚手架在每个文化时期。

3.5。细胞连接

评估不同类型的支架是否会影响初始细胞附着,因此ECM沉积,成骨细胞的数量在每一种类型的脚手架在早些时候发现天1和3,后来在28天。孵化时间越长时间被选为允许在体外细胞检测骨蛋白的生产。细胞的百分比附件(1天)(3天)为所有类型的支架,显示无显著差异()。28天后的细胞培养,增加明显一致的DNA含量的测量是检测到3 d支架相比,钛PLGA的PLGA / HA支架。Ti,每个支架上升到细胞数量,而在PLGA支架()。细胞的数量与PLGA / HA。

3.6。描述的钙化基质沉积

评估的ECM成分在PLGA, PLGA / HA,钛支架,ECM提取进行3天、28天的孵化。不幸的是,在第三天即使总蛋白质含量测定,具体骨蛋白的水平太低,被发现在所有类型的支架。的文化时期沉积的高山,i型胶原和骨钙素在整个钛支架明显高于()相比,文化生长在PLGA的PLGA / HA支架(表3)。增强蛋白质沉积特别标记为I型胶原蛋白,这是五倍和三倍大的相比与PLGA的PLGA / HA样本,分别(表3)。高山沉积的水平几乎是双重的高钛支架对PLGA和PLGA /公顷;骨钙素的沉积,是矿化标志,大大降低了PLGA的PLGA / HA样品相比,钛支架。

钙沉积的定性评价是由x射线微量分析细胞在PLGA, PLGA / HA和钛支架(数字7 (c),7 (d),7 (e)),增加钙和磷的存在推断透露,磷酸钙(羟磷灰石)沉积。没有观察到支架之间的显著差异。

4所示。讨论

在本文中,我们研究了附着力和hASCs生长在成骨分化的培养基对PLGA 28天,PLGA / HA,小梁钛支架。生物材料的生物相容性非常密切相关的细胞行为与生物材料,特别是细胞粘附在生物材料表面(3,29日]。材料表面可以影响细胞通过细胞骨架的变化反应,通过细胞胞浆蛋白纤维网络扩展在真核细胞(29日]。众所周知,细胞与生物材料的表面行为和互动依赖于属性如地形、表面电荷、和化学(30.,31日]。

多孔三维支架作为临时ECM的物理支持细胞粘附,生长,分化(32- - - - - -34],足够份量的毛孔在组织工程支架设计是至关重要的,为细胞提供足够的空间迁移、粘附、增殖,和新骨组织的向内成长35,36]。多孔材料的优点是能够提供生物安克雷奇通过灶周围的骨组织矿化组织进入孔隙空间(37]。porous-surfaced植入物可以提高早期植入稳定性和耐机械去除(38]。高孔隙度(65 - 70%)和广义毛孔(直径350到550μ米)应足以使一个充足的营养供应脚手架。小梁钛支架用于这项工作的平均孔隙度为65%,孔隙直径640μ米,目前用于临床骨移植。PLGA的PLGA / HA支架孔隙度高于钛支架,介于75%和84%,但较小的孔隙大小、平均300μm;这些参数可以影响细胞生长和增殖。如果孔太小,细胞迁移是有限的,导致细胞的形成囊支架的边缘;这反过来可以限制扩散的营养导致坏死区域内的构造。相反,如果毛孔太大表面积减少限制细胞粘附[9,39]。通过促进毛细血管的形成,毛孔大于300μ导致毛孔直接骨而小于300μ米可以鼓励骨软骨骨化(12,24,27]。

在此前的一项研究中O ' brien et al。40]表明,比表面积随孔隙大小增大而减小;这是假设的影响比表面积是由于配体密度用于integrin-binding初始播种后(15]。此外PLGA支架孔隙大小被选中作为支架力学性能的函数:大孔隙大小使支架更脆弱,表面密度降低。因此,支架孔隙大小选择是一个很好的力学阻力和生物相容性的属性之间的妥协。这个概念并不适用于钛支架,因为他们的机械性能不合理与支架孔隙大小有关。这种材料的孔隙大小选择改善osteointegration(似乎是最合适的39]。

支架与小毛孔有更大的表面积为初始细胞提供网站增加附件postseeding;支架和支架最大的毛孔促进更高的速度渗透甚至细胞分布。细胞迁移到支架的中心的缺失导致细胞聚合;这表明细胞迁移增加而增加孔隙大小(41]。重要的是识别孔隙大小一样大毛孔的上限可能妥协支架的力学性能,增加孔隙体积(12]。因此之间保持一个平衡的最优孔径细胞迁移和细胞附件是至关重要的(比表面积16]。

两种材料的机械性能是非常不同的。在文献中报道,支架的机械性能应该像,最接近的骨头。

皮质骨的弹性模量(长骨头)范围17至20 GPa为纵轴,6和13 GPa横向轴;spongious骨的弹性模量范围50 - 100 MPa之间(42]。看着这些引用参数,弹性模量对钛的值更接近的皮质骨;这使得钛修复长骨骨折的好材料。弹性模量的聚合物支架有评估值低于骨和钛。然而,增加HA PLGA大大提高了聚合物支架的力学性能,最重要的是拉伸性能。

hASCs孤立的皮下脂肪组织臀部含有一种独特的细胞群表达干细胞标记CD73 CD90、CD105;这些结果是一致的与他人(17- - - - - -20.]。

用扫描电镜形态调查表明hASCs生长在成骨的媒介28天产生了丰富的和均匀的细胞外基质(数据4,5,6)包含蛋白质如碱性磷酸酶和I型胶原蛋白(表3)从支架中提取/细胞构造。碱性磷酸酶的含量,细胞外基质矿化所需的蛋白质(35,36),从钛支架/细胞中提取构造是双重的高钛支架对PLGA的PLGA / HA支架。I型胶原的沉积,代表90%的骨基质和骨钙素,细胞外基质矿化所需蛋白质,高度降低PLGA的PLGA / HA支架相比,钛支架。不同钛样品,胶原蛋白减少高得多在PLGA(5倍)对PLGA / HA(三倍)支架而对骨钙素是3折PLGA和2倍于PLGA / HA。这些结果是非常有趣的生物材料中显示订单偏爱细胞粘附和增殖:Ti > PLGA / HA > PLGA。

骨I型胶原蛋白,指定[alfa1 (I) 2 alfa2],包括总数的85 - 90%有机骨基质,在扩散阶段及其合成调节和表达下调在随后阶段(43- - - - - -45]。更大数量的1型胶原的沉积和骨钙素Ti脚手架相比,PLGA的PLGA / HA支架可能表明,脚手架的类型可能有利于成骨细胞增殖和分化,促进骨基质沉积。

尽管没有报告评估支架对ASC文化和分化是最优的,我们使用PLGA支架因其稳定性和实用性为骨组织工程表面改性。

细胞外基质钙化与冯Kossa染色证实后28天的区别在单层和x射线微量分析支架。

成果表明,PLGA的PLGA / HA生物相容性,这些聚合物制成的支架适用于细胞增殖;更高的蛋白矩阵钛支架对PLGA的PLGA / HA支架导致得出结论,不仅材料的类型,结构显著影响细胞增殖。支架的结构参数用于骨修复应用程序导致显示的小梁钛支架。因为添加HA聚合物提高支架力学性能保持其生物相容性,应该进一步研究复合支架。

尽管材料科学领域的技术导致了明显改善骨骼替代医学,没有足够的骨替代品了。

新一代的支架需要用适当的孔隙度、降解率和机械性能。新的加工技术,即那些允许支架的发展与改善力学性能没有影响孔隙度和互连应该研究和开发(46]。

确认

这项工作是支持的基金会Cariplo赠款(2006.0581/10.8485)和由FIRB格兰特(RBIP06FH7J)意大利教育部大学和研究F.M. Benazzo作者要感谢金融支持“SAL-45项目”由Regione伦巴蒂大区和项目名为“纳米在ageing-associated疾病:被激活的科技平台具有挑战性的发病机理的重要方面,诊断和治疗”(2010年)由基金会资助的母校Ticinensis (2010)。特别感谢将m . Polimeni教授和教授l . Gioglio系的实验医学,意大利帕维亚大学。

引用

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