载血小板衍生生长因子生物打印半月板支架的制(5)
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【摘要】图1 |两种3D 打印支架大体观察Figure 1 |General observation of two three-dimensional printing scaffolds图注:A 为聚己内酯支架,可见纤维网格结构;B 为聚己内酯/甲基
图1 |两种3D 打印支架大体观察Figure 1 |General observation of two three-dimensional printing scaffolds图注:A 为聚己内酯支架,可见纤维网格结构;B 为聚己内酯/甲基丙烯酸酯化明胶/半月板细胞外基质支架,聚己内酯纤维之间有生物墨水材料填充,分布较为均匀
图2 |两种3D 打印支架的扫描电镜观察Figure 2 |Scanning electron microscope observation of two threedimensional printing scaffolds图注:聚己内酯(PCL)支架呈三维交叉网格状结构,纤维直径规则,间隙均匀连通性好;聚己内酯/甲基丙烯酸酯化明胶/半月板细胞外基质(PCL/GelMA/MECM)支架呈三维交叉网格状结构,凝胶均匀填充于聚己内酯纤维之间
图3 |两种3D 打印支架压缩模量(A)和拉伸模量(B)比较Figure 3 |Comparison of compression modulus (A) and tensile modulus (B)between two three-dimensional printing scaffolds图注:聚己内酯(PCL)支架与聚己内酯/甲基丙烯酸酯化明胶/半月板细胞外基质(PCL/GelMA/MECM)支架的压缩模量、拉伸模量比较差异无显著性意义(P> 0.05)
图4 |3D 打印支架中血小板衍生生长因子BB(PDGF-BB)累计释放曲线Figure 4 |Platelet-derived growth factor BB cumulative release curve in threedimensional printing scaffolds图注:聚己内酯/甲基丙烯酸酯化明胶/半月板细胞外基质支架缓释PDGF-BB,前3 d 迅速释放,随后进入缓慢线性释放期,累计持续长达28 d
图5 |不同支架对滑膜间充质干细胞迁移的影响Figure 5 |Effects of different scaffolds on the migration of synovial mesenchymal stem cells图注:A-D 为阴性对照组、聚己内酯(PCL)支架组、聚己内酯/甲基丙烯酸酯化明胶/半月板细胞外基质(PCL/GelMA/MECM)支架组和聚己内酯/甲基丙烯酸酯化明胶/半月板细胞外基质/血小板衍生生长因子BB(PCL/GelMA/MECM/PDGF-BB) 支架组结晶紫染色;E 为细胞迁移数统计图,aP< 0.001,bP< 0.000 1
图6 |不同支架对滑膜间充质干细胞增殖的影响Figure 6 |Effects of different scaffolds on the proliferation of synovial mesenchymal stem cells图注:PCL/GelMA/MECM/PDGF-BB 为聚己内酯/甲基丙烯酸酯化明胶/半月板细胞外基质/血小板衍生生长因子BB。aP< 0.05,bP< 0.000 1
图7 |不同支架对滑膜间充质干细胞活性的影响(×100)Figure 7 |Effects of different scaffolds on viability of synovial mesenchymal stem cells (×100)图注:PCL/GelMA/MECM/PDGF-BB 为聚己内酯/甲基丙烯酸酯化明胶/半月板细胞外基质/血小板衍生生长因子BB。3 组支架上的细胞活性均良好,其中PCL/GelMA/MECM/PDGF-BB 支架上的细胞最密集。标尺=200 μm
图8 |不同支架上滑膜间充质干细胞的黏附生长(扫描电镜观察)Figure 8 |Adhesion and growth of synovial mesenchymal stem cells on different scaffolds (scanning electron microscope)图注:PCL/GelMA/MECM/PDGF-BB 为聚己内酯/甲基丙烯酸酯化明胶/半月板细胞外基质/血小板衍生生长因子BB。细胞均附着于3 组支架表面生长并产生大量细胞外基质,其中PCL/GelMA/MECM 及PCL/GelMA/MECM/PDGF-BB 支架均可见细胞紧密贴附并生长入微孔内,产生的丝状细胞外基质更明显。标尺=200 μm
实验还进一步验证了3D 生物打印支架的生物相容性。死活染色结果表明,3 组支架上的细胞活性在第4 天均表现良好,3 组支架均未见明显死细胞染色荧光,而负载PDGF-BB 3D 生物打印支架组的细胞活性最为明显,加载天然细胞外基质材料的3D 生物打印支架组也有一定的促细胞生长效应,这同CCK-8 实验结果一致,表明3 组支架总体均具有较好的生物相容性,侧面印证了PDGF-BB 的促细胞增殖作用。第1,4,7 天的扫描电镜结果呈现了3 组支架上的细胞生长状态,单纯PCL 组的细胞主要生长附着在PCL 纤维之上,黏附性较差且多呈皱缩状,这主要是由于PCL 材料相对疏水;PCL/GelMA/MECM、PCL/GelMA/MECM/PDGF-BB 支架上的细胞则广泛附着生长于凝胶和PCL 纤维之上,细胞紧密黏附呈舒展状态并相互连接成片,形态多变并可见呈丝状的大量细胞外基质分泌,因此可以得出3D 生物打印支架材料总体具有良好的生物相容性结论。
综上所述,实验围绕原位组织工程这一理念,通过设计建立负载PDGF-BB 生长因子的3D 生物打印支架制备流程,充分结合该生长因子的促细胞迁移和增殖能力和生物打印支架的良好微环境特性,制备了一种具有原位募集滑膜间充质干细胞潜力的生物活性半月板支架。该生物打印支架满足半月板缺损修复的力学要求,优势在于其理想的缓释性能及能够充分发挥所负载因子的强效促干细胞迁移和增殖作用,同时具有的良好生物相容性。实验仍需进行体内募集实验的补充与验证,并进一步完善动物实验以完整评价支架的修复性能,为进一步提高半月板损伤再生修复的治疗和预后提供新的思路和理论基础。
文章来源:《材料保护》 网址: http://www.clbhzzs.cn/qikandaodu/2021/0517/769.html
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