生物相容性材料是体内保存的天然或人造物质,用于将活细胞转变为功能器官。骨组织和生物相容性正成为再生骨的替代方法,因为它比自体移植和同种异体移植具有一些明显的优势。本研究旨在制造一种可用作骨替代品的新型多孔支架 Ti-Nb-Zr-Sn 合金。选择不同重量比的 Ti-Nb-Sn-Zr,并使用粉末冶金法合成。加入锆 (Zr) 以增强生物性能。Ti、Nb 与 Zr 和 Sn 元素因其与人体具有出色的生物相容性而被利用。通过增加Zr和Nb的重量比,Ti-35Nb-7Zr-4Sn合金具有1042至1603 MPa之间的高抗拉强度。此外,35%Nb/7%Zr与4%Sn复合材料表现出更高的硬度,这有利于在汽车应用中模拟骨组织和压铸配件。进行疲劳和磨损分析有助于我们了解Ti-Nb-Zr-Sn合金的行为。关键词:铌合金;生物相容性;力学性能;形态特征;骨科应用
结果表明,与玻璃和聚-L赖氨酸涂层的玻璃相比,Cellbind®塑料可以用作优质的底物,因为它支持了更好的细胞生长和增殖。在该基材上,细胞成功形成了单层,这对于将模型应用于共培养研究至关重要。发现使用透析膜可减少模型中培养的两个不同细胞系的分化谱的差异,包括通过各种矿化测定法分析它们的有效分化的变化。PC3细胞与骨模型共培养的图像分析显示,骨组织成熟与癌细胞增殖之间存在相关性:癌细胞在更成熟的骨组织中表现出降低的增殖。需要进一步的研究来复制这些发现,并通过额外的骨骼成熟测定法和可能延长培养期,以确保模型的功能。
患者面临严重创伤,传染病或肿瘤引起的显着骨缺损时,通常需要手术骨移植才能完全愈合,这使得骨组织成为当今第二常见的移植组织(Migliorini等人,2021年)。传统的自体或同种异体骨移植经常遇到供体短缺,免疫排斥和对次级手术的需求(Dalipi等,2022)。骨组织工程(BTE)有可能通过促进快速骨再生来减轻这些问题。这是通过将官能细胞播种到生物相容性支架上的,在植入以促进骨骼再生之前,在体外培养到成熟。植入的支架为细胞提供了一个栖息地,可帮助营养供应,气体交换和废物清除。随着材料的降解,植入的骨细胞增殖,最终导致骨缺陷的修复(Ellermann等,2023; Jia等,2021)。BTE的关键在于鉴定高度生物相容性,迅速降解,无毒的脚手架材料,并且具有出色的孔隙率和表面生物活性。传统的支架材料,例如生物陶瓷,玻璃,金属和聚合物通常缺乏生物活性,导致诸如不良整合,磨损和腐蚀等问题,从而阻碍了功能性骨再生(Deng等,2023; Abbas et al。,2021;Pazarçeviren等,20221,20221)。虽然复合材料已经解决了单一材料的某些局限性,例如制造复杂性,脆性和对衰老的易感性,继续阻碍BTE的发展(Cannillo等,2021)。3D打印技术通过基于数字模型文件(Yang,2022)将粘合剂(例如金属或塑料)分层(例如粉末状金属或塑料)来构建对象。这项技术简化并加速了骨组织工程脚手架的制造,显着减少了生产时间,同时可以使用复杂的结构来创建个性化的脚手架,这极大地有益于患者损伤的修复(Anandhapadman等人,2022222222年)。尤其是3D生物打印的快速发展将其定位为生产组织工程脚手架材料的最有前途的技术之一,具有应对材料制备和推动材料科学和医学快速发展的主要挑战(Liu等人,2022年)。近年来,低温打印技术的应用进一步提高了脚手架的性能。Gao等。 (2022)证明,通过低温打印产生的层次多孔支架在生物矿化和骨再生方面具有显着优势。 尽管现有的评论文章广泛讨论了3D生物打印在骨组织工程中的应用,但大多数主要关注材料选择和过程优化,对挑战和潜在临床应用的潜在障碍有限分析。 这些评论通常会忽略3D生物打印与创新的生物材料和个性化结构设计相结合时如何应对骨组织工程中当前的挑战。 此外,本文探讨了如何创新Gao等。(2022)证明,通过低温打印产生的层次多孔支架在生物矿化和骨再生方面具有显着优势。尽管现有的评论文章广泛讨论了3D生物打印在骨组织工程中的应用,但大多数主要关注材料选择和过程优化,对挑战和潜在临床应用的潜在障碍有限分析。这些评论通常会忽略3D生物打印与创新的生物材料和个性化结构设计相结合时如何应对骨组织工程中当前的挑战。此外,本文探讨了如何创新回应,本文提供了3D生物打印的临床应用的全面摘要,分析了诸如印刷材料的可控降解性,与骨组织的机械兼容性以及植入后生物相容性的问题。
软骨组织以其有限的再生能力为特征,在临床治疗中提出了重大挑战。软骨再生的最新进展集中在整合干细胞疗法,组织工程策略和先进的建模技术以克服现有局限性。干细胞,尤其是间充质干细胞(MSC)和诱导的多能干细胞(IPSC),由于它们有能力分化为软骨细胞,这是负责软骨形成的关键细胞,因此对软骨修复有望。组织工程方法,包括3D模型,芯片系统和器官,为模仿天然组织微环境和评估潜在处理提供了创新的方法。基于MSC的技术,例如细胞板组织工程,解决了与传统疗法相关的挑战,包括细胞的可用性和培养困难。此外,3D生物打印的进步使得可以制造复杂的组织结构,而芯片上有机体的系统为疾病建模和生理模仿提供了微流体平台。类器官充当器官的简化模型,捕获一些复杂性并能够监测软骨疾病的病理生理方面。这项全面的综述强调了整合干细胞疗法,组织工程策略和先进的建模技术的变革性,以证明软骨再生,并为更有效的临床治疗铺平了道路。关键字:软骨再生,干细胞,组织工程,生物材料,3D生物打印,临床试验,软骨发生,细胞外基质,外泌体,chip-a-a-chip
骨折不愈合是由多种因素引起的,从而导致可能出现严重的骨缺损。虽然自体移植和同种异体移植是目前治疗骨折不愈合的黄金标准,但与可用性和免疫排斥相关的挑战凸显了改进治疗方法的必要性。骨组织工程的一种策略是利用生长因子来诱导细胞改变其表型和行为,并启动信号通路,从而增加基质沉积和组织形成。骨形态发生蛋白-2 (BMP-2) 是一种有效的成骨生长因子,然而,鉴于其在体内的快速清除时间,存在特定的治疗窗口以发挥功效,同时避免潜在的有害副作用。结果表明,在 3D 可打印和生物可吸收的聚己内酯三甲基丙烯酸酯基树脂上涂覆 Laponite 纳米粘土能够结合 BMP-2,降低释放速率,从而能够降低使用浓度,同时在体外和体内模型中增强骨诱导作用。
抽象支架被用作人体中的临时组织,以加快愈合的速度。生物相容性材料在组织工程领域起着至关重要的作用。因此,它们可用于尽快减轻人类疼痛。聚合物材料被广泛用于复制骨组织。poly(乳酸 - 乙醇酸)(PLGA)是骨组织支架的潜在材料,因为其具有出色的特性,包括与人体的兼容性。因此,添加羟基磷灰石和引入不同的制造方法可以使PLGA支架具有良好能力,以帮助细胞生长,扩展,区分和增殖。本文回顾了生物相容性材料PLGA作为骨组织支架的当前发展。它专注于PLGA的应用,属性,改进和可持续性。关键词:生物相容性材料,骨组织工程,聚(乳酸 - 乙醇酸)(PLGA),支架植入物引入生物相容性材料在医疗目的中的应用,尤其是在改善人类健康方面,已经积极开发。生物相容性材料必须具有可生物降解,强,化学稳定,无毒,无肺化和非自源性[1,2,3]。此外,它们必须可再生,环保和生物活性。骨科植入物代表人体中生物相容性材料的一种应用。生物兼容的材料不仅可以解决外体应用(假体)中遇到的问题,还可以解决内部体内恢复(植入物)(例如骨植入物再生)中遇到的问题[4]。骨骼是人体中的多功能器官,它们和骨骼提供体重的支撑并启用运动。它们主要由细胞和支架组成[5,6]。此外,骨骼具有多种生物学作用,例如保护重要器官和形成红细胞和生长因子。骨组织断裂或损害会限制流动性并导致残疾[6]。
*通讯作者:Z。Bagher,电子邮件:bagher.z@iums.ac.ir **通讯作者:S。Hassanzadeh,电子邮件:hassanzadeh.sa@iums.ac.ims.ac.ir摘要干细胞疗法是软骨组织工程的一种有前途的策略,在最近的研究中,在最近的研究中,细胞通过Polymercercercercercercercercercercercercercercercercercercercecerscaftolds sakaffords a Docations a Docations a Docation。在此,我们封装了硫酸藻酸盐水凝胶中的人脂肪衍生的干细胞(HASC),并添加了模仿软骨结构和特征性的多含素/明胶电纺纳米纤维,并添加了细胞外基质(ECM)粉末。开发了复合水凝胶支架,以评估机械性能,细胞增殖和分化以增强软骨再生的相关因素和条件。最初将不同浓度(1-5%w/v)的ECM粉末加载到硫酸藻酸盐溶液中,以优化封装的HASC可行性的最佳组成。结果表明,ECM添加显着提高了机械性能和细胞活力,并选择了4%w/v ECM作为最佳样品。在下一步中,将电纺纳米纤维层添加到硫酸藻/ECM复合材料中,以准备不同的分层水凝胶纳米纤维(2、3和5层)结构,并能够模仿软骨结构和功能。3层被选为最佳分层复合支架。此外,评估了软骨发生潜力,结果显示了软骨组织工程应用的有希望的特征。关键字:硫酸藻酸盐;干细胞;软骨组织工程;复合支架;水凝胶/纳米纤维
软骨组织工程已经取得了巨大的进步,从基本的手术干预措施发展为更细微的生物技术方法。该领域已面临各种挑战,其中包括细胞考虑因素,脚手架材料选择,环境因素以及道德和调节性约束。细胞源多样化的创新,包括软骨细胞,间充质干细胞和诱导的多能干细胞的创新,但并非没有局限性,例如受限的细胞增殖和伦理困境。脚手架材料在天然底物之间提供了独特的二分法,可提供生物相容性和合成矩阵,这些矩阵具有机械完整性。但是,临床适用性的转化障碍持续存在。环境因素,例如生长因子以及热力和机械力,已被认为是细胞行为和组织成熟的影响变量。尽管有这些进步,但与宿主组织的整合仍然是一个重大挑战,涉及机械和免疫学复杂性。期待,诸如3D和4D打印,纳米技术和分子疗法等新兴技术有望完善脚手架设计和增强组织再生。随着该领域的继续成熟,涵盖彻底的科学研究和协作的多学科方法对于克服现有挑战并实现其全部临床潜力是必不可少的。
骨骼在轻伤时能够再生自身。但是,由于严重损伤而无法再生的骨骼的治疗通常需要手术应用。另一方面,组织工程旨在消除这些手术干预中缺乏供体组织和不兼容的问题。脚手架是实现这一目标工程目标的最进口结构。支架为细胞附着,增殖和分化提供了环境,从而有助于形成新的组织。在脚手架设计期间,应考虑一些特性,例如机械性能,表面特性,生物降解性,生物相容性和孔隙率。确定组织的支架的创建与所用的材料和生产方法有关。用石墨烯及其在支架中的衍生物的使用是组织工程中的重要应用之一,作为细胞增殖和差异化的调节剂。石墨烯(GR)及其衍生物在骨骼再生中具有重要作用,因此在骨组织工程应用中使用了机械和生物学特性。这项研究报告了在脚手架中使用基于石墨烯的生物材料进行骨组织工程的重要性和优势。在各种研究中获得的基于石墨烯的生物材料的生物学特性有所改善,成骨细胞的粘附和增殖也有所增加。
摘要:由创伤,感染,肿瘤切除或骨质疏松性骨折引起的节段性骨缺损表现出重大的手术治疗挑战。宿主骨自体移植被认为是恢复功能的黄金标准,但伴随着收获现场合并症的成本。同种异体骨是次要选择,但在与宿主骨骼及其成本合并中具有自身的局限性。因此,需要制定新的骨组织工程策略来治疗骨缺损。在过去的三十年中,使用不同支架或生长因子进行骨组织工程的干细胞取得了巨大进步。已从不同组织中分离出许多干细胞,用于骨组织工程。This review summarizes the progress in using different postnatal stem cells, including bone marrow mesenchymal stem cells, muscle-derived stem cells, adipose-derived stem cells, dental pulp stem cells/periodontal ligament stem cells, periosteum stem cells, umbilical cord-derived stem cells, peripheral blood stem cells, urine-derived stem cells, stem cells from apical papilla, and induced pluripotent stem细胞,用于骨组织工程和修复。本综述还使用外泌体或带有各种脚手架的骨修复的外泌体或细胞外囊泡进行了总结。还将详细讨论和解释每种类型的干细胞的优点和缺点。希望将来,这些临床前结果将转化为骨缺损修复的新再生疗法。