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導(dǎo)語(yǔ):近年來(lái),組織工程(TE)已成為修復(fù)骨缺陷的一種替代方法,如何制備適合需要的、高性能、多功能的納米纖維是骨組織工程研究方向。鑒于此,本文梳理了靜電紡絲技術(shù)在骨組織工程方面的5篇最新研究及綜述,供大家了解靜電紡絲在關(guān)于骨組織工程方面的最新研究。

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1.靜電紡絲骨組織工程用交聯(lián)劑

?由于人體結(jié)構(gòu)與細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)相似,電紡納米纖維是一種很有前景的骨組織支架,可支持骨愈合。然而,力學(xué)性能不足往往限制了它們?cè)诠墙M織再生中的潛力。

?交聯(lián)劑通過(guò)化學(xué)方式連接電紡納米纖維是改善電紡納米纖維機(jī)械、生物和降解性能的一種簡(jiǎn)單而有效的策略。為了改善初生納米纖維的力學(xué)性能,人們廣泛研究了幾種交聯(lián)劑。在本綜述中,根據(jù)每種交聯(lián)劑的來(lái)源,對(duì)最常用的交聯(lián)劑進(jìn)行了研究。合成交聯(lián)劑和天然交聯(lián)劑一直在電紡骨支架中使用。

?通過(guò)使用多種交聯(lián)劑或采用不同的交聯(lián)類(lèi)別探索組合方法。用合適的試劑選擇和優(yōu)化交聯(lián)方案可能是在BTE中創(chuàng)建合適的電紡支架的關(guān)鍵步驟。

DOI:doi.org/10.3390/ijms23105444

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2.用于骨組織工程的電紡多孔聚(3-羥基丁酸酯-co-4-羥基丁酸酯)/卵磷脂支架

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?骨組織工程已成為骨重建和骨缺損修復(fù)的一種有前途的修復(fù)策略。為骨缺損建立具有優(yōu)異多孔微結(jié)構(gòu)的合適支架由此促進(jìn)骨修復(fù)是具有挑戰(zhàn)性的。

?在本研究中,靜電紡絲作為一種簡(jiǎn)單有效的技術(shù)被用來(lái)制備一種多孔的聚(3-羥基丁酸酯-co-4-羥基丁酸酯)(P34HB)支架,該支架被卵磷脂包覆。對(duì)電紡P34HB/lec支架的形貌、相組成和物理性能進(jìn)行了表征。同時(shí),研究了骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的細(xì)胞行為,包括增殖、粘附、遷移、成骨分化和相關(guān)基因表達(dá)。

?最后,使用大鼠皮下植入模型和顱骨缺損模型分別評(píng)價(jià)這些支架的生物相容性和骨修復(fù)效果。體外結(jié)果表明,這些電紡纖維相互交織形成多孔P34HB/lec支架,卵磷脂的加入改善了純P34HB支架的親水性,提高了細(xì)胞遷移的效率,并降低了炎癥反應(yīng)。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,P34HB/lec支架具有良好的生物相容性,能改善血管化,促進(jìn)骨再生。

?這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,P34HB支架的納米纖維與卵磷脂結(jié)合可在促進(jìn)骨缺損的成骨和再生方面發(fā)揮協(xié)同作用;因此,含卵磷脂的P34HB支架在骨組織工程中顯示出巨大的應(yīng)用潛力。

DOI:doi.org/10.1039/d2ra01398c

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3.用于骨組織工程的3D打印/聚酰胺膦酸雙氫氧化物復(fù)合電紡支架的制備與評(píng)估?

?本研究提出了一種新型三維結(jié)構(gòu)支架的制備和表征方法,該支架由帕米膦酸鹽(PAM)負(fù)載的層狀雙氫氧化物(LDH)/聚己內(nèi)酯(PCL)電紡納米纖維與微股PCL三維打印網(wǎng)格相結(jié)合。采用共沉淀法合成了PAM-LDH,通過(guò)XRD和FTIR分析證實(shí)了PAM與LDH的插層作用。

?采用靜電紡絲法制備了PCL和PAM-LDH/PCL納米纖維氈。通過(guò)將納米纖維墊粘合在3D打印的微股網(wǎng)格之間,獲得支架的最終結(jié)構(gòu)。FESEM圖像顯示,納米纖維墊完全覆蓋了3D打印網(wǎng)格的孔隙,而纖維的形態(tài)保持不變。BET分析用于計(jì)算支架的平均孔徑、總孔體積和表面積。PAM的體外釋放監(jiān)測(cè)主要分為兩個(gè)階段;早期控制水滲透,降解控制釋放期長(zhǎng)達(dá)28天。通過(guò)培養(yǎng)MG-63細(xì)胞系來(lái)評(píng)估支架的生物相容性。含有PAM-LDH納米纖維氈的支架高度支持細(xì)胞粘附,并改善堿性磷酸酶活性,這是骨傳導(dǎo)性的一個(gè)指標(biāo)。

?綜上所述,這些新型的三維結(jié)構(gòu)支架具有作為骨組織工程支架的潛在應(yīng)用前景。

DOI:doi.org/10.1016/j.clay.2022.106538

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4.電紡骨組織工程中的骨礦化?

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?在骨折(包括骨質(zhì)疏松性骨折)的治療中,對(duì)骨替代物的需求不斷增加,使得骨組織工程(BTE)成為解決骨移植物持續(xù)短缺的理想策略。為了模擬骨礦物質(zhì)沉積到骨基質(zhì)上的天然骨礦化作用,采用了一種簡(jiǎn)單但有效的模擬體液(SBF)后處理方法,從而提高了這些合成骨移植物的成骨潛力。基于骨礦化在骨再生中的重要性,還對(duì)生物礦化電紡骨支架進(jìn)行了綜述。本文綜述了SBF治療在電紡骨支架上賦予天然骨ECM結(jié)構(gòu)雙相特征的潛力。

?為了在BTE中創(chuàng)建功能增強(qiáng)的電紡支架

最常見(jiàn)的方法是礦化電紡支架,通過(guò)模擬天然骨ECM微環(huán)境來(lái)增強(qiáng)成骨潛能,從而實(shí)現(xiàn)成功的骨移植和修復(fù)。令人難以置信的是,模擬體液(SBF)是將羥基磷灰石(HA)和基于磷灰石的無(wú)機(jī)團(tuán)簇誘導(dǎo)到電紡支架表面的一種強(qiáng)大而簡(jiǎn)單的配方。這些無(wú)機(jī)溶液使我們能夠創(chuàng)建功能性電紡骨支架,該支架能夠通過(guò)合成移植物與負(fù)責(zé)骨再生的內(nèi)性或外源性細(xì)胞之間的動(dòng)態(tài)相互作用誘導(dǎo)骨再生。

?本研究旨在概述電紡骨支架中使用的眾多靜電紡絲技術(shù),并描述SBF開(kāi)發(fā)的科學(xué)。最后,探討了生物礦化電紡支架的實(shí)例,以了解并拓展仿生支架在BTE中的潛力。

DOI:doi.org/10.3390/polym14102123

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5.納米級(jí)明膠靜電紡和凍干骨組織工程支架的研究進(jìn)展?

?重建受損人體骨組織的正常功能是骨組織工程(BTE)的主要目標(biāo)之一。裝配式腳手架大多被視為人工支架作為新骨組織再生的支架和材料,必須與骨的天然細(xì)胞外基質(zhì)。用于開(kāi)發(fā)腳手架的材料應(yīng)為可生物降解、無(wú)毒、生物相容。

?明膠是可與其他聚合物或復(fù)合材料混合以改善其性能的潛在候選者骨移植的物理化學(xué)、力學(xué)和生物學(xué)性能。生產(chǎn)腳手架通過(guò)靜電紡絲、自組裝、冷凍干燥、相分離、纖維繪圖、模板合成等。其中,冷凍干燥和電紡支架在微納米范圍內(nèi)提供了一種獨(dú)特的結(jié)構(gòu),具有所需的孔隙率和孔互連性對(duì)生物小分子選擇性運(yùn)動(dòng)的影響及其作用作為一種與天然骨細(xì)胞外基質(zhì)非常相似的合適基質(zhì)。

?本綜述重點(diǎn)介紹了使用凍干和靜電紡絲技術(shù)制造的骨支架形式的明膠基聚合物及其復(fù)合材料的特性和功能化及其在 BTE 中的應(yīng)用。

DOI: doi.org/10.1080/09205063.2022.2068943

標(biāo)題:2022年電紡在骨組織支架方面的最新研究及綜述匯總

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