Gli scienziati usano collagene e ossa di bovino per far progredire la stampa 3D nei sostituti ossei

Gli scienziati usano collagene e ossa di bovino per far progredire la stampa 3D

Il dottor Qing Li e un team di scienziati hanno recentemente completato uno studio che studia la compatibilità di idrossiapatite e collagene quando utilizzato per scaffold 3D bioprintesi che fungono da sostituti ossei. La stampa 3D è il futuro della riparazione del trauma osseo e dei difetti perché può manipolare i materiali biocompatibili e i tessuti viventi nelle geometrie organiche necessarie per stimolare la crescita ossea cellulare; l’osso è poroso e la stampa 3D può replicare quella porosità. Li e il team di ricercatori hanno lavorato con due tipi di idrossiapatite (HA), un minerale che costituisce la maggior parte della materia inorganica nello smalto e nelle ossa dei denti.

Nano idrossiapatite (nHA) e osso bovino deproteinizzato (DBB) sono stati entrambi mescolati con collagene (CoL) per creare due bioinchiostri per la stampa 3D con un bioplotter 3D EnvisionTEC, un bioprinter 3D avanzato dalla Germania in grado di eseguire bioprinting a bassa e alta temperatura. Hanno stampato in 3D un’architettura porosa che simula l’osso spugnoso (il tipo spugnoso di osso) con ciascuna formula e poi le ha condotte attraverso una batteria di analisi di caratterizzazione dei materiali, tra cui spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS), diffrazione di polvere a raggi X (XRD) e la spettroscopia di Fourier Transform Infrared (FTIR). L’uso della microscopia elettronica a scansione (SEM) ha rivelato “diverse morfologie superficiali dei cristalli di HA e degli scaffold, che sarebbero i principali fattori che influenzano la struttura porosa interna dello scaffold.” La corrispondenza della porosità dell’osso è incredibilmente importante perché quella natura porosa consente flessibilità e resistenza, consentendo nel contempo di disperdere le sostanze nutritive attraverso le ossa.

Il modulo di Young (una misura di rigidità) era più alto nel gruppo nHA / CoL a 7,9 ± 0,3 MPa, rispetto a 4,5 ± 0,7 MPa per il gruppo DBB / CoL e 3,5 ± 0,4 MPa per il solo CoL. La colorazione con immunofluorescenza ha mostrato che entrambi gli scaffold compositi hanno ugualmente supportato la proliferazione cellulare. Inoltre, la reazione a catena della polimerasi in tempo reale (RT-PCR) ha indicato i livelli di espressione corretta dei geni correlati all’osteogenesi. “I ricercatori hanno dimostrato l’osteogenesi e gli aumentati effetti della formazione di matrice extracellulare per hBMSCs (cellule umane stromali del midollo osseo) coltivate sugli scaffold 3D bioplotted per confermare la biocompatibilità della superficie.”

Riassumendo, i loro risultati dimostrano che “le proprietà fisico-chimiche e biologiche degli scaffold 3D bio-stampati costituiti da nHA / CoL o DBB / CoL sarebbero adatti per gli scaffold a essere un sostituto osseo personalizzato poroso; gli scaffold di stampa 3D sarebbero una prospettiva candidato per l’applicazione clinica in futuro. “C’è molta ricerca in corso per quanto riguarda la stampa 3D di ossa e tessuti connettivi, quindi questi nuovi dati andranno un lungo cammino verso l’avanzamento del campo.

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