具備血小板復(fù)合細(xì)胞外基質(zhì)的3D打印多孔鈦支架及其仿生功能化.pdf

1、鈦金屬支架因其質(zhì)輕、生物相容性好及耐腐蝕性等在臨床中應(yīng)用較為廣泛，多孔形狀鈦金屬支架在大塊骨缺損、骨關(guān)節(jié)假體固定、股骨頭壞死支架、骨質(zhì)疏松置入物可以使組織長(zhǎng)入孔洞中，達(dá)到更好的固定效果。然而鈦金屬本身的生物惰性并不利于組織張入及細(xì)胞攀附生長(zhǎng)?，F(xiàn)有研究集中在表面涂層修飾多孔鈦孔洞以及復(fù)合緩釋生長(zhǎng)因子微球等，其細(xì)胞在支架內(nèi)部仍停留在二維生長(zhǎng)模式。本研究致力于在多孔鈦孔洞內(nèi)部營(yíng)造適合細(xì)胞及組織的三維生長(zhǎng)模式，使多孔鈦仿生化。
　　研究目

2、的：
　　1，在多孔鈦金屬內(nèi)部制備具備類似細(xì)胞外基質(zhì)的結(jié)構(gòu)，研究其表征及生物活性。
　　2，利用前成骨干細(xì)胞檢測(cè)復(fù)合支架的成骨能力及生物相容性。
　　3，在動(dòng)物體內(nèi)驗(yàn)證復(fù)合支架組織長(zhǎng)入情況。
　　研究方法：
　　1，根據(jù)micro-CT數(shù)據(jù)、組織解剖學(xué)測(cè)量，利用3D打印技術(shù)，制備適合細(xì)胞培養(yǎng)及動(dòng)物體內(nèi)植入的內(nèi)部多孔均勻聯(lián)通的鈦金屬支架。采用明膠熱交聯(lián)方法，在孔洞內(nèi)部構(gòu)建多孔聯(lián)通的明膠微支架。并將血小板粘附至

3、明膠表面，模仿天然細(xì)胞外基質(zhì)。
　　2，培養(yǎng)人類前成骨干細(xì)胞，接種至復(fù)合支架上。采用CCK-8細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證復(fù)合支架的細(xì)胞毒性。檢測(cè)前成骨干細(xì)胞接種后各時(shí)間點(diǎn)分泌的堿性磷酸酶(ALP)及Ⅰ型膠原(CollagenⅠ)細(xì)胞上清液表達(dá)量，驗(yàn)證復(fù)合支架的成骨能力。
　　3，分別構(gòu)建顱骨缺損模型以及股骨頭缺損壞死模型，植入復(fù)合支架。通過(guò)micro-CT掃描以及病理組織切片方法，驗(yàn)證組織修復(fù)情況以及多孔鈦金屬支架內(nèi)部組織長(zhǎng)入能力。

4、
　　研究結(jié)果：
　　1，通過(guò)熱交聯(lián)法，可有效在3D打印多孔鈦內(nèi)部構(gòu)建明膠交聯(lián)孔洞，掃描電鏡發(fā)現(xiàn)孔徑大小在100um-300um之間，血小板也可復(fù)合至明膠表面。細(xì)胞釋放實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)復(fù)合支架可平穩(wěn)有效低劑量釋放生長(zhǎng)因子至少21天。
　　2，利用前成骨干細(xì)胞，接種至復(fù)合支架。CCK-8實(shí)驗(yàn)示復(fù)合支架內(nèi)部細(xì)胞可以快速增長(zhǎng)，生物相容性較好。而各時(shí)間點(diǎn)檢測(cè)成骨細(xì)胞表達(dá)，發(fā)現(xiàn)在多個(gè)時(shí)間點(diǎn)，堿性磷酸酶及Ⅰ型膠原細(xì)胞上清液分泌量實(shí)驗(yàn)組均較

5、對(duì)照組分泌明顯增多(p＜0.05)。復(fù)合支架成骨能力較好。
　　3，構(gòu)建新西蘭大白兔顱骨缺損模型以及股骨頭缺損壞死模型。植入復(fù)合支架后取材，micro-CT示實(shí)驗(yàn)組支架可有效修復(fù)顱骨缺損及股骨頭缺損，骨定量有明顯差異(p＜0.05)。而顱骨缺損支架硬組織病理切片發(fā)現(xiàn)支架內(nèi)部可有效生成成熟骨以及新生血管。
　　研究結(jié)論：
　　在3D打印多孔鈦金屬支架內(nèi)部構(gòu)建明膠交聯(lián)表面粘附血小板的細(xì)胞外基質(zhì)，可有效低劑量長(zhǎng)期緩釋生長(zhǎng)因子