Studio sulle proprietà antibatteriche e sulla citocompatibilità degli scaffold compositi PCL / HA stampati in 3D con rivestimento EPL

Proprietà antibatteriche e citocompatibilità di EPL in impalcature composite stampate in 3D

I ricercatori cinesi continuano a studiare materiali e strutture per la stampa 3D, rilasciando i loro risultati nel recente studio ” Studio sulle proprietà antibatteriche e sulla citocompatibilità degli scaffold compositi PCL / HA stampati in 3D con rivestimento EPL “.

Lo studio di materiali e impalcature biocompatibili adatti a sostenere le cellule è di enorme interesse per i ricercatori di tutto il mondo che sperano di andare avanti nell’ingegneria dei tessuti e, naturalmente, alla fine raggiungere l’obiettivo finale della stampa 3D di organi umani e un giorno eliminare le liste di attesa per trapianti. Oggi, la bioprinting ha fatto passi da gigante nella creazione di microambienti innovativi , seminando cellule come fibroblasti cutanei umani e persino fabbricando tessuti cardiaci nello spazio.

La rigenerazione ossea continua ad essere un’area di sfida complessiva, ma i progressi sono stati fatti con l’ingegneria dei tessuti.

“L’ingegneria del tessuto osseo offre una nuova via per la terapia dei difetti ossei. Le impalcature per l’ingegneria del tessuto osseo devono avere i pori interconnessi in tre dimensioni, con formazione e struttura dei pori altamente regolari. La struttura porosa offre spazio per la migrazione cellulare, l’adesione e la crescita di nuovo tessuto osseo. Le impalcature per l’ingegneria del tessuto osseo dovrebbero avere una forza e una bioattività ragionevoli, senza causare effetti negativi “, hanno spiegato i ricercatori.

Immagini SEM: impalcatura PCL a 300 μm (a), impalcatura PCL a 5 μm (b), impalcatura PCL / HA a 300 μm (c), impalcatura PCL / HA a 5 μm (d), impalcatura EPL / PCL / HA a 300 μm (e), scaffold EPL / PCL / HA a 5 μm (f).

Nel tentativo di creare un ambiente asettico, i ricercatori hanno utilizzato ε-poli-L-lisina (EPL), un polipeptide cationico antimicrobico per modificare le superfici degli scaffold in policaprolattone / idrossiapatite (PCL / HA). EPL, che offre un “ampio spettro antimicrobico”, è già popolare per l’uso in applicazioni alimentari, nonché elettronica, agricoltura e altro; ad oggi, non è stato utilizzato con ponteggi stampati in 3D PCL / HA.

“I microrganismi come batteri e funghi non sviluppano facilmente resistenza a questo polipeptide”, hanno affermato i ricercatori.

La missione in questo studio era quella di utilizzare la stampa 3D FDM per fabbricare scaffold e quindi analizzare le proprietà di ε-poli-lisina / policaprolattone / idrossiapatite. Il team ha anche esaminato sia la biocompatibilità che l’osteoconduttività dei ponteggi.

L’attività antibatterica è stata esaminata con la “zona di test di inibizione”, utilizzando quanto segue:

aureo (batteri Gram-positivi)
coli (batteri Gram-negativi)
mutans (batteri anaerobici facoltativi orali)
Dopo aver ingrandito le impalcature, i ricercatori hanno notato che le dimensioni dei pori erano “entro i limiti” per un’adeguata rigenerazione ossea, portando alla conclusione che le impalcature sarebbero in grado di supportare la “formazione e crescita dell’osso”. Un ulteriore esame ha dimostrato che EPL era presente nei ponteggi e che le sue proprietà chimiche non sono cambiate. EPL è stato trovato per offrire un grande potenziale e versatilità per migliorare le impalcature nelle fasi iniziali della formazione ossea.

Effetto antimicrobico di impalcature su S. aureus (A), E. coli (B) e S. mutans (C); colture batteriche dopo 24 ore: ponteggi PCL (Aa, Ba e Ca), ponteggi PCL / HA (Ab, Bb e Cb), ponteggi EPL / PCL / HA (Ac, Bc e Cc); cultura successiva per 3 giorni: ponteggi PCL (Ad, Bd e Cd), ponteggi PCL / HA (Ae, Be e Ce), ponteggi EPL / PCL / HA (Af, Bf e Cf).

“Le impalcature create sono risultate essere citocompatibili oltre che capaci di differenziazione osteogenica e attività antimicrobica in vitro , che è benefica non solo per la rigenerazione ossea, ma per ridurre o prevenire l’incidenza delle complicanze infettive nella formazione riparativa dell’osso”, ha concluso il ricercatori. “Sono necessarie ulteriori ricerche per determinare se gli scaffold attuali possono supportare la rigenerazione funzionale dei tessuti in vivo .”

(A) Curve di sollecitazione delle impalcature PCL e PCL / HA. (B) Modulo di compressione di scaffold PCL e PCL / HA. I dati sono stati rappresentati come media ± deviazione standard (SD; n = 5; * p <0,05).

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