Innovative 3D Printed Hetero-Layered Composite Scaffold Boosts Osteogenic Differentiation

Negar Rashidi, Najmeh Najmoddin, Amir Hossein Tavakoli, Reza Samanipour

Innovative 3D Printed Hetero-Layered Composite Scaffold Boosts Osteogenic Differentiation of Pre-Osteoblast MC3T3-E1 Cells

DOI: 10.1016/j.surfin.2024.104683

شرح تحقیق

در دنیای در حال تحول مهندسی بافت استخوان، تحقیق توسط تیم تحقیق و توسعه شرکت فرآورده بافت ایرانیان (Regen Allograft)  بر روی کامپوزیت های چندلایه استخوانی که با استفاده از تکنولوژی پرینت سه‌بعدی ساخته اند، مقاله ای که به‌طور خاص تقویت تمایز استخوان‌سازی سلول‌های Pre-Osteoblast MC3T3-E1 را بررسی می نماید منتشر نموده اند. این تحقیق به ضرورت پیدا کردن گزینه‌های مؤثر به‌عنوان جایگزین‌هایی برای اتوگرافت‌ها و محصولات آلوگرافت‌ استخوانی در درمان آسیب‌های استخوانی می‌پردازد. با استفاده از فناوری پیشرفته چاپ سه‌بعدی با دو نازل، این تیم ساختاری زیست‌مقلد توسعه داده‌ که شامل اجزای معدنی، سنتزی و مصنوعی است تا عملکرد آن در فرآیند ترمیم را مورد آزمایش قرار دهند. ماده اصلی این اسکفولد، پلی‌(ε-کاپرولاکتون) (PCL) و پودر هیدروکسی آپاتیت (Hydroxyapatite) است که به خاطر زیست‌سازگاری و تجزیه‌پذیری در محیط بدن به عنوان پر کننده و  جایزگزین استخوان شناخته می‌شود.در این مطالعه هیدروکسی‌آپاتیت مصنوعی (HAs) شده بر روی ورقه‌های اکسید گرافن (GO) قرار گرفته است که خواص مکانیکی آن را بهبود می‌بخشد و خواص بیولوژیکی مناسبی را فراهم می‌کند. همچنین برای افزایش خواص این محصول، ساختار با هیدروکسی‌آپاتیت آلوگرافت طبیعی (HAa) در سطوح بالایی و پایینی لایه‌بندی شده است.

3D-Printed Hetero-Layered Composite Scaffold

نتایج تحقیق چه بود؟

نتایج نشان می‌دهد که ماده توسعه‌یافته، چسبندگی سلولی بسیار خوبی دارد و به‌طور قابل توجهی تمایز استخوان‌سازی را در مقایسه با گزینه‌های معمول افزایش می‌دهد. این موضوع از طریق آزمایش‌هایی مانند رنگ‌آمیزی آلزارین قرمز، واکنش آلکالن فسفاتاز (ALP) و تجزیه و تحلیل بیان ژن‌های مرتبط با استخوان تأیید شده است. تصاویر FE-SEM موفقیت در چاپ سه بعدی و یکپارچگی ساختاری را تأیید کرده و معماری خوبی را نشان می‌دهند. آزمایش‌های مکانیکی نشان داد که افزودن GO@HAs به‌طور قابل توجهی مدول یانگ و استحکام کلی را بهبود می‌بخشد. به‌علاوه، افزودن HAa تأثیری بر خواص مکانیکی ندارد، که نشان‌دهنده این است که این ترکیب، یکپارچگی ساختاری را حفظ کرده و در عین حال کارایی بیولوژیکی را افزایش می‌دهد. به‌طور خلاصه، این قالب ترکیبی چندلایه چاپ سه‌بعدی، یک راه‌حل امیدوارکننده برای ترمیم مؤثر استخوان ارائه می‌دهد و به محدودیت‌های روش‌های پیوند موجود پاسخ می‌دهد. با ترکیب استحکام مکانیکی با کارایی بیولوژیکی، این ماده افق‌های جدیدی را برای پیشرفت‌های مهندسی بافت استخوان باز می‌کند. این تحقیق نه تنها پتانسیل راه‌حل‌های مهندسی شده در پزشکی ترمیمی را نشان می‌دهد، بلکه زمینه را برای کاوش‌های آینده در زمینه بیومواد و کاربردهای آن‌ها در درمان آسیب‌های پیچیده استخوانی فراهم می‌سازد.

برای مطالعه بیشتر در مورد این مطالعه و اینکه چگونه این فناوری می‌تواند آینده ترمیم استخوان را متحول کند،میتوانید متن کامل مقاله در از این لینک بخوانید.