I ricercatori sviluppano un’impalcatura di ossido di calcio silicato stampato 3D
(A) Vista a basso ingrandimento dei montanti di scaffold che mostrano dimensioni dei pori macro di circa 500 μm insieme a (B) un’immagine SEM ad alto ingrandimento inserita della morfologia superficiale dei montanti dello scaffold MesoCS prima dell’immersione. La microstruttura degli scaffold (C) PL e (D) DL dopo immersione in SBF per 7 giorni.
Sentiamo spesso parlare di scaffold stampati in 3D , che forniscono struttura alle celle stampatementre crescono e si sviluppano, essendo utilizzate in campo medico , in quanto possono aiutare con la ricrescita dei tessuti , avere un effetto su come le cellule esprimono le proteine di segnalazione che aiutano il cancro a crescere , e migliorare la rigenerazione . Un team collaborativo di ricercatori del National Taiwan University Hospital , del China Medical University Hospital e dell’Asia University hanno studiato recentemente scaffold ossee stampati in 3D .
C’è una grande necessità in tutto il mondo per le riparazioni ossee, in quanto la popolazione continua ad invecchiare e soffrire di difetti ossei e disturbi. Ma uno dei peggiori è l’osso distrutto nella regione orofacciale, che potrebbe portare alla perdita di funzionalità e ad una ridotta qualità della vita senza intervento chirurgico per ricostruire i tessuti duri mediante innesti e protesi. Molti tipi diversi di materiale, come il fosfato di calcio e il solfato di calcio, sono usati negli innesti ossei sintetici, ma hanno problemi come la mancanza di osteoconduttività e difficoltà di manipolazione.
Il team di ricerca multi-universitario ha recentemente pubblicato un documento intitolato ” Effetti della proteina morfogenica ossea-2 caricata sugli scaffold MesoCS stampati in 3D “, che analizza gli effetti di vari metodi di caricamento su una nuova proteina morfogenetica ossea materiale-innesto-2 (BMP-2), che è stato caricato con uno scaffold mesoporoso di silicato di calcio (MesoCS) creato con la stampa 3D FDM su un bioprinter 3D di GeSiM . Il team ha creato nuovi sostituti ossei che hanno sia potenziale osteoconduttivo che osteoinduttivo.
Il team ha scritto nel documento: “In questo studio, ci sono due metodi per caricare BMP-2: (1) il metodo di pre-caricamento (PL) mescolando MesoCS e BMP-2 come materia prima per una stampante 3D, e (2) il metodo a carico diretto (DL) immergendo lo scaffold MesoCS stampato in 3D in una soluzione BMP-2. Le caratteristiche dello scaffold MesoCS sono state esaminate mediante microscopia elettronica a trasmissione (TEM), diffrazione ai raggi X (XRD) e microscopia elettronica a scansione (SEM). Sono state anche valutate le loro proprietà fisiche, la biocompatibilità e la capacità correlata all’osteogenico. ”
Gli scaffold stampati in 3D forniscono un ambiente molto simile alle condizioni in vivo per l’infiltrazione cellulare e possono essere realizzati con vari biomateriali che aiutano a riparare i difetti ossei. I materiali a base di CS hanno un potenziale eccellente per rigenerare l’osso quando vengono utilizzati come materiali di innesto bioattivi e biodegradabili. Tuttavia, la polvere CS tradizionale è limitata nelle applicazioni di somministrazione di farmaci grazie alla sua struttura a nanopori limitata e alle grandi dimensioni delle particelle, pertanto i ricercatori hanno sviluppato una nanoparticella CS mesoporosa con un diametro compreso tra 2 e 50 nm.
“Gli scaffold 3D MesoCS / PCL hanno mostrato eccellente biocompatibilità e proprietà fisiche. Dopo l’immersione nel fluido corporeo simulato, si potrebbe formare lo strato di apatite ossea dei gruppi PL e DL. Inoltre, il gruppo DL ha rilasciato il 50% in più rispetto al gruppo PL alla fine del primo giorno e PL ha mostrato un profilo di rilascio prolungato dopo 2 settimane “, hanno scritto i ricercatori nel documento.
“Gli scaffold porosi 3D MesoCS / PCL sono stati fabbricati con successo tramite un sistema di stampa 3D e sono stati testati in vitro e sono stati trovati per mostrare una buona attività cellulare per il comportamento delle cellule anche se il metodo PL non era favorevole per l’applicazione clinica in relazione alla conservazione di BMP- 2. Per quanto riguarda i diversi metodi di caricamento del fattore di crescita, questo studio ha dimostrato che PL di BMP-2 in MesoCS prima della stampa si tradurrà in un modello di rilascio del farmaco più sostenuto rispetto ai metodi tradizionali di scaffold direttamente immersi in BMP-2. ”
Lo studio mostra che precaricando BMP-2 in MesoCS prima della stampa 3D, per quanto riguarda i diversi metodi di caricamento dei fattori di crescita, ci sarà un modello di rilascio del farmaco più sostenuto rispetto agli scaffold tradizionali fabbricati direttamente con BMP-2.
Co-autori del giornale sono Kuo-Hao Huang, Yen-Hong Lin, Ming-You Shie e Chun-Pin Lin.
