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導語:近年來,組織工程(TE)已成為修復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劑

?由于人體結構與細胞外基質(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,力學性能不足往往限制了它們在骨組織再生中的潛力。

?交聯劑通過化學方式連接電紡納米纖維是改善電紡納米纖維機械、生物和降解性能的一種簡單而有效的策略。為了改善初生納米纖維的力學性能,人們廣泛研究了幾種交聯劑。在本綜述中,根據每種交聯劑的來源,對最常用的交聯劑進行了研究。合成交聯劑和天然交聯劑一直在電紡骨支架中使用。

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

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的一種有前途的修復策略。為骨缺損建立具有優(yōu)異多孔微結構的合適支架由此促進骨修復是具有挑戰(zhàn)性的。

?在本研究中,靜電紡絲作為一種簡單有效的技術被用來制備一種多孔的聚(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。對電紡P34HB/lec支架的形貌、相組成和物理性能進行了表征。同時,研究了骨髓間充質干細胞的細胞行為,包括增殖、粘附、遷移、成骨分化和相關基因表達。

?最后,使用大鼠皮下植入模型和顱骨缺損模型分別評價這些支架的生物相容性和骨修復效果。體外結果表明,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,提高了細胞遷移的效率,并降低了炎癥反應。體內實驗結果表明,P34HB/lec支架具有良好的生物相容性,能改善血管化,促進骨再生。

?這些實驗結果表明,P34HB支架的納米纖維與卵磷脂結合可在促進骨缺損的成骨和再生方面發(fā)揮協同作用;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合電紡支架的制備與評估?

?本研究提出了一種新型三維結構支架的制備和表征方法,該支架由帕米膦酸鹽(PAM)負載的層狀雙氫氧化物(LDH)/聚己內酯(PCL)電紡納米纖維與微股PCL三維打印網格相結合。采用共沉淀法合成了PAM-LDH,通過XRD和FTIR分析證實了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。通過將納米纖維墊粘合在3D打印的微股網格之間,獲得支架的最終結構。FESEM圖像顯示,納米纖維墊完全覆蓋了3D打印網格的孔隙,而纖維的形態(tài)保持不變。BET分析用于計算支架的平均孔徑、總孔體積和表面積。PAM的體外釋放監(jiān)測主要分為兩個階段;早期控制水滲透,降解控制釋放期長達28天。通過培養(yǎng)MG-63細胞系來評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胞粘附,并改善堿性磷酸酶活性,這是骨傳導性的一個指標。

?綜上所述,這些新型的三維結構支架具有作為骨組織工程支架的潛在應用前景。

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(包括骨質疏松性骨折)的治療中,對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。為了模擬骨礦物質沉積到骨基質上的天然骨礦化作用,采用了一種簡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,還對生物礦化電紡骨支架進行了綜述。本文綜述了SBF治療在電紡骨支架上賦予天然骨ECM結構雙相特征的潛力。

?為了在BTE中創(chuàng)建功能增強的電紡支架

最常見的方法是礦化電紡支架,通過模擬天然骨ECM微環(huán)境來增強成骨潛能,從而實現成功的骨移植和修復。令人難以置信的是,模擬體液(SBF)是將羥基磷灰石(HA)和基于磷灰石的無機團簇誘導到電紡支架表面的一種強大而簡單的配方。這些無機溶液使我們能夠創(chuàng)建功能性電紡骨支架,該支架能夠通過合成移植物與負責骨再生的內性或外源性細胞之間的動態(tài)相互作用誘導骨再生。

?本研究旨在概述電紡骨支架中使用的眾多靜電紡絲技術,并描述SBF開發(fā)的科學。最后,探討了生物礦化電紡支架的實例,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.納米級明膠靜電紡和凍干骨組織工程支架的研究進展?

?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,必須與骨的天然細胞外基質。用于開發(fā)腳手架的材料應為可生物降解、無毒、生物相容。

?明膠是可與其他聚合物或復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、力學和生物學性能。生產腳手架通過靜電紡絲、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提供了一種獨特的結構,具有所需的孔隙率和孔互連性對生物小分子選擇性運動的影響及其作用作為一種與天然骨細胞外基質非常相似的合適基質。

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

DOI: doi.org/10.1080/09205063.2022.2068943

標題: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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