3D打印nHA/PEEK-AgNPs复合多孔支架的制备与性能

通过熔融沉积成型3D(FDM 3D)打印技术进行打印,制备成nHA/PEEK复合多孔支架。再采用多巴胺氧化聚合和硝酸银化学还原法,在支架表面形成银纳米颗粒涂层,从而制备出nHA/PEEK-AgNPs复合多孔支架。nHA/PEEK-AgNPs具有独特的三维多孔结构,表面接触角约为(33.2±3.65)(°),展示出较好的亲水性。力学测试结果显示,nHA/PEEK-AgNPs多孔支架的最大压缩强度为(47.4±3.9) MPa,明显高于PEEK组的(36.3±7.3) MPa。同时,最大弹性模量与PEEK组无明显差异,表明复合材料的力学强度与PEEK多孔支架相比有所增强。抑菌实验结果显示,对于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有明显的抑菌性,抑菌率分别达到(89.4±2.4)%和(85.8±4.4)%。细胞增殖检测结果显示,7 d内nHA/PEEK-AgNPs组在各个时间点的细胞增殖情况均明显优于PEEK组(P<0.05)。此外,nHA/PEEK-AgNPs具有较好细胞相容性和成骨活性。RT-PCR结果显示,14 d内,和PEEK相比,nHA/PEEK-AgNPs组细胞的Runx2基因表达水平和Col1基因表达水平均随着时间增加而上调(P<0.05),说明nHA/PEEK-AgNPs复合支架材料能够显著提高成骨相关基因的表达。nHA/PEEK-AgNPs三维多孔支架有望在骨组织工程修复领域得到应用。

负载二甲双胍骨组织工程支架的制备及评价

目的通过3D打印技术构建负载二甲双胍的聚乙烯醇(PVA)/β-磷酸三钙(β-TCP)骨组织工程支架,初步探讨其应用潜能。方法向PVA溶液中掺人二甲双胍,利用低温3D打印技术制备载药的PVA/β-TCP/二甲双胍(PTM)支架,评估支架的微观形态、孔径及孔隙率、吸水率、二甲双胍的释放规律、细胞毒性、细胞黏附和增殖。结果PTM支架具有相互连通的孔隙结构,与不载药(PT)支架比较,支架表面粗糙,吸水率明显提高(P<0.05),但药物的掺入并不影响支架的孔径(P>0.05)和孔原率(P>0.05)。PTM支架内的二甲双胍在前5天出现较快的释放,随后进人缓慢释放阶段,至14天时释放率约为74%。通过支架浸提液培养细胞24h,细胞生存率大于90%。细胞在支架上黏附良好,随着时间推移,细胞增殖活性逐步提升,第5天时,PTM支架的细胞增殖活性明显大于PT支架(P<0.05)。结论3D打印PTM支架符合骨组织工程支架的表征,具备二甲双胍级释能力,支架生物相容性好,可提高细胞的增殖活性,有望在骨再生领域发挥潜力。

硅酸钙的掺入对胶原-壳聚糖支架的影响

目的:探索不同质量分数的硅酸钙对胶原-壳聚糖支架性能的影响。方法:通过冷冻干燥法制成硅酸钙含量分别为0%、1%、2%、5%和8%(w/v)的支架,采用扫描电镜、能量色散谱分析,以及万能试验机检测其理化性能的变化。通过模拟体外矿化和细胞培养,检测其生物学性能的变化。结果:与对照组(0%w/v硅酸钙)比较,随着硅酸钙含量的增加,支架的压缩弹性模量逐渐增加(P<0.05),降解速率也逐渐增加(P<0.05),而孔隙率逐渐减小(P<0.05);实验组均能促进成骨细胞的增殖以及碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)的表达(P<0.05)。此外,实验组均有不同程度的羟基磷灰石晶体沉积,而对照组几乎无羟基磷灰石晶体沉积。结论:适量的硅酸钙能增强胶原-壳聚糖支架的理化性能,促进成骨及体外矿化,有作为骨组织工程支架的潜力。