完美(中国)体育-有源医疗设备展谈3D打印多尺度仿生支架用于肌腱再生

【研究配景】

有源医疗装备展指出，人体构造由细胞和细胞外基质（ECM）组成，思量到ECM是一个典型的由生物质料组成的多标准三维微纳布局。如能体外仿生构建出近似的生物支架，无疑能年夜幅晋升其于体内的再素性能。

EFL团队报导了一种3D打印的仿生多标准支架，这类多标准仿生肌腱（MBT）支架于宏不雅、微不雅及纳米标准上模仿了肌腱的特性。经由过程熔融挤出3D打印构建多孔外壳，仿生肌腱腱鞘布局；经由过程近场直写3D打印及杂化串晶技能别离构建波纹纤维及Shish-Kebab布局，实现对于仿生肌腱波纹状的微米级胶原纤维布局及纳米级的胶原原纤维布局（图1）的仿生。

MBT支架的抗拉强度高达6.94 MPa，经由过程纤维上的Shish-Kebab布局及甲基丙烯酰化明胶（GelMA）加强了肌腱干/祖细胞（TSPCs）的粘赞同增殖。动物试验注解，MBT支架可手术缝合在肌腱缺损区，实现促成肌腱构造的机械转导，加快肌腱构造的再生。

相干研究以“3D Printing of Multiscale Biomimetic Scaffold for Tendon Regeneration”为题发表于《Advanced Functional Materials》。浙江年夜学的贺永传授、湖州师范学院的马志勇副传授及贵州年夜学的陈跃威副传授为论文配合通信作者，配合第一作者为姚克博士、吕尚博士及张新杰博士。

图1 多标准仿生肌腱支架的多级布局

有源医疗装备展相识到，研究者起首采用MEW技能别离打印网络纤维及卷曲纤维层（图2（a）（b））。网络纤维直径为40-60um，作为网络第二层卷曲纤维的基础。网络纤维被设计成复制肌腱胶原纤维的螺旋布局，提供布局支撑并接收径向张力下的变形。卷曲纤维的直径为5-10um，用在模仿胶原纤维的海浪布局。然后，将支架浸入过饱及PCL/乙酸（HOAc）溶液中，引诱纤维外貌形成近似在胶原原纤维螺旋布局的纳米杂交Shish-Kebab布局（图2（c））。随后研究者经由过程扭转打印制备了多孔外壳，然后，将网络及卷曲的纤维卷成管状，并插手GelMA水凝胶。终极，经由过程组装正式支架及外壳布局创立MBT支架，如图2(e)所示。 

图2 多标准仿生肌腱支架制造工艺

进一步，研究者研究了MBT支架的力学机能。于外壳支架部门，综合思量力学机能和支架的可降解性，扭转45度作为外壳支架的打印参数。于焦点支架部门，验证了MBT支架具备的波纹布局，可以或许仿生肌腱构造的J型应力-应变曲线特征（图3（g）），这类卷曲的形态答应纤维接收更年夜的张力，有用地帮忙治理相干肌肉或者骨骼所施加的机械负荷。 

图3 多标准仿生肌腱支架的力学机能

研究者发明，MBT支架所具备的波纹布局，可以或许引诱肌腱干细胞延卷曲布局生长，这注解波纹布局微细胞提高拓扑指导，引诱细胞于体外构建近似体内的卷曲布局。同时经由过程CCK8试验，研究者也验证了纳米Shish-Kebab布局及GelMA水凝胶可以显著促成细胞粘赞同增殖，从而进一步改善TSPCs功效及构造重塑（图4）。

图4 多标准仿生肌腱支架引诱TSPCs定向生长          

不仅云云，研究者证明了MBT支架可以或许显著促成TSPCs于体外的一型胶原卵白、BGN及DCN的功效性表达，这证实了多标准仿生支架于体外构建肌腱ECM中的有用性，对于进一步作为构造替换品的运用具备主要意义（图5）。

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图5 多标准仿生肌腱支架有用撑持TSPCs的功效性表达

末了，研究者构建了兔全层肌腱毁伤模子，将MBT支架缝合至肌腱缺损处，进一步评估MBT支架促成肌腱再生的作用。试验成果注解，MBT支架于初期愈合历程中可以促成肌腱再生；相较在比照组，试验组有更致密的胶原沉积，并出现与现实构造相似的波纹布局；而且于12周时，试验组具备较少的CD31+区域，注解炎症细胞及血管削减，具备更好的修复效果。有源医疗装备展认为，这些成果外貌，与比照组比拟，MBT支架于促成肌腱缺损快速再生方面具备更好的效果。

图6 多标准仿生肌腱支架能有用促成兔肌腱的布局及功效再生

文章来历： 3D部落

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