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PCL支架有望用作骨组织工程应用的有效平台
2021/4/6 16:29:02 易丝帮

导语部分

聚己内酯(PCL)作为一种潜在的生物降解材料也已被广泛研究,它是由有机金属化合物催化环状单体ε-己内酯开环聚合而得到完全可生物降解的聚酯之一。PCL具有无免疫源性、降解过程不产生酸堆积、生物相容性好、柔韧性强、力学强度高、共混相容性好等诸多优点,这些优点使得PCL在生物医用领域有着广泛的应用。


1.Sci. Rep.:小檗碱/聚己内酯/胶原蛋白电纺支架的制备及其骨缺损修复能力

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南京大学林梓桐&刘超&苗雷英采用静电纺丝法制备了含不同浓度小檗碱(BBR)(25、50、75和100μg/mL)的小檗碱/聚己内酯/胶原蛋白(BBR/PCL/COL)支架。

➣BBR/PCL/COL支架在25-75μg/mL浓度范围内具有良好的生物相容性,而50和75μg/mL的支架可显著促进牙髓干细胞的成骨分化。

➣将含50μg/mL BBR的支架植入大鼠临界骨缺损处,以评估其体内骨修复的能力。结果表明,BBR/PCL/COL支架比聚己内酯/胶原蛋白(PCL/COL)支架具有更好的性能。

➣首次评估了BBR/PCL/COL电纺支架的体内骨修复能力。结果表明,BBR/PCL/COL支架在组织工程骨再生治疗中具有广阔的应用前景。

DOI: 10.1038/s41598-020-79734-9


2.Int. J. Biol. Macromol.:含径向互连大通道和定向纳米纤维的3D矿化聚己内酯纳米纤维支架的制备及其骨再生应用

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武汉大学中南医院蔡林研究开发了一种三维(3D)聚己内酯纳米纤维支架,并通过生物矿化和丝素蛋白涂层对其进行修饰。

➣该支架可以引导细胞排列,而径向对齐的支架显示出更强的促进细胞增殖的能力。体内结果表明,径向对齐的支架可以引导组织的排列和重塑,并支持骨组织的快速再生。

➣具有径向互连大通道和定向纳米纤维的3D矿化聚己内酯纳米纤维支架有望用于组织工程,包括骨缺损、软骨或其他复合组织的修复。

DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2021.01.036


3. Mater. Sci. Eng. C:静电纺丝超细聚合物纤维与生物活性陶瓷杂化物,用于骨组织再生

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➣介绍了电纺超细聚合物纤维与生物活性陶瓷杂化物的最新研究进展,重点在于其骨组织再生能力。

➣本文综述了生物活性陶瓷的制备方法,特别是纳米羟基磷灰石(nano-HA)和生物活性玻璃(BG)的制备,它们是骨再生陶瓷的研究热点。

➣本文涵盖了骨的解剖和力学特性以及基本的组织-支架相互作用机制。从技术角度、制备策略、工艺变量、表征方法和生物学要求(体外和体内性能)等方面详细讨论了电纺超细纤维的工艺-结构-性能关系。

➣本文重点介绍了其主要挑战和未来前景,为下一代骨组织工程杂化材料铺平了道路。

DOI: 10.1016/j.msec.2020.111853


4. Mater. Sci. Eng. C:PCL/BMP-6@ZIF-8电纺纤维支架的制备及其骨再生应用

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➣首次开发了可控释BMP-6的MOF嵌入电纺纤维支架,以增强骨再生功效。首先,将BMP-6包封ZIF-8纳米晶体作为生长因子分子的新型载体,进行一步快速结晶,然后静电纺丝由聚(ε-己内酯)和BMP-6包封ZIF-8纳米晶体组成的混合溶液,从而制备出纳米纤维支架。

➣BMP-6的生物活性得以保留,释放时间长达30天。释放动力学符合Korsmeyer-Peppas模型,表现出伪Fickian行为。体外成骨研究表明BMP-6缓释对MC3T3-E1前成骨细胞的成骨分化有明显的促进作用。

➣体内研究还显示BMP-6的持续缓慢释放是导致大鼠颅骨缺损中矿化良好的新骨形成的原因。该研究结果证实嵌入MOF载体的电纺支架可以用作骨组织工程应用中骨再生的有效平台。

DOI:10.1016/j.msec.2020.111738


5. Appl. Mater. Today:Cu-Zn双层纳米纤维膜的双时态双向免疫调节作用可增强抗菌活性和成骨作用

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上海交通大学附属第六人民医院沈灏&张先龙&中国科学院上海硅酸盐研究所常江针对IRIs和种植体骨整合障碍的免疫学特征,研究者提出了一种序贯免疫调节策略来应对该类并发症,使用由简便的静电纺丝工艺和热压法合成的Cu-Zn双层纳米纤维膜。

➣Cu-Zn双层纳米纤维膜具有良好的Cu2+和Zn2+的受控释放,并且可以通过交替激活MAPK和mTOR信号通路依次调节从M1到M2的巨噬细胞表型转变。

➣双时态双向免疫调节作用赋予了Cu-Zn双层纳米纤维膜在体外和体内优异的抗感染和成骨能力。这是第一种专门针对IRIs和种植体骨整合障碍的免疫要求而设计的双时态双向免疫调节生物材料。

DOI:10.1016/j.apmt.2020.100888


6. Adv. Funct. Mater.:具有直接成骨和骨免疫调节功能的分层Janus纳米纤维膜的制备及其骨再生应用

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四川大学赵伟锋采用连续分步静电纺丝法设计并制备了一种Janus GBRM(JGM)。将羟基磷灰石(HAP)负载随机明胶纤维设计为内表面,以促进成骨细胞的粘附、增殖和成骨分化,同时将P(DMC-AMA)负载定向聚己内酯(PCL)纳米纤维作为外层以抵抗上皮细胞入侵和细菌感染。

➣内表面具有增强的成骨作用,同时外表面可调节上皮细胞沿排列方向扩散并杀死接触的细菌。有趣的是,外表面可诱导巨噬细胞向M2表型极化,从而调控良好的骨免疫环境。

➣JGM同时满足屏障、成骨、抗菌和骨免疫调节功能的关键要求。与商用生物引导膜相比,JGM具有更好的体内骨组织再生性能。DOI: 10.1002/adfm.202008906


7. Processes:功能化电纺人工微环境的制备及其在骨组织再生中的应用

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➣在这项研究中,应用了三种方法来对空间受限的电纺人工微环境进行功能化,这些微环境呈现出天然骨干细胞巢的相关成分。

➣在细胞外基质(ECM)蛋白(I型胶原蛋白)、糖胺聚糖(肝素)和陶瓷基材料(生物玻璃)功能化的电纺微加工支架上研究了间充质干细胞(MSCs)的生物学和成骨行为。

➣在不改变聚己内酯(PCL)支架提供的纤维结构的前提下,成功地将胶原蛋白、肝素和生物玻璃(BG)纳入模型中。间充质干细胞(MSCs)成功植入所有生物功能支架中,当暴露于PCL/BG复合材料中时,碱性磷酸酶生成量增加。

DOI:10.3390/pr8111341


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