三维打印羟基磷灰石/二氧化锆支架复合诱导多能干细胞来源间充质干细胞构建新型组织工程骨的实验研究

摘要：

目的:运用3D打印技术制备羟基磷灰石/二氧化锆(HA/ZrO2)支架,复合诱导性多能干细胞(iPSC)来源的间充质干细胞(MSC)构建新型组织工程骨,观察其修复犬股骨干骨缺损的能力.方法:运用CT扫描数据结合3D打印技术构建犬股骨干缺损部位HA/ZrO2支架,电镜及力学试验分析支架生物力学性能.诱导性多能干细胞通过诱导分化为间充质干细胞形态细胞,构建支架材料与诱导性多能干细胞来源的间充质干细胞体外共培养体系,行细胞毒性等级测定,电镜观察细胞在支架上黏附、生长情况.12只比格犬根据植入材料的不同随机分为3组,每组4只.A组截取犬股骨中段25 mm后空置,B组截骨后植入HA/ZrO2支架,C组截骨后植入复合诱导性多能干细胞来源的间充质干细胞的HA/ZrO2支架.术后X线、CT、力学试验分别观察新生骨长入情况、骨结合能力及力学性能.结果:通过CT扫描精准数据转化为3D打印数据,个体化制备HA/ZrO2复合支架,支架抗压强度为(48.94±0.65)MPa;免疫荧光检测示诱导性多能干细胞来源的间充质干细胞表达Vimentin,不表达OCT4和Nestin;支架材料与诱导性多能干细胞来源的间充质干细胞体外共培养细胞毒性等级为0级;扫描电子显微镜可见梭形的诱导性多能干细胞来源的间充质干细胞在HA/ZrO2支架表面黏附、生长.动物实验术后X线影像学观察显示A组骨缺损断端吸收,骨不愈合;B组和C组支架与宿主骨结合牢固,支架内新生骨填充,有连续性骨痂通过.术后12周CT检测示B组单位体积骨量为(219.45±3.15)mm3/cm3,C组为(222.99±5.97)mm3/cm3,两组差异无统计学意义(P＞0.05).术后12周抗压试验显示B组抗压强度为(52.21±2.41)MPa,C组抗压强度为(52.51±1.35)MPa,两组差异无统计学意义(P＞0.05).结论:3D打印制备的HA/ZrO2支架符合临床个体化治疗原则,具备较强生物力学性能及良好生物相容性,复合诱导性多能干细胞来源的间充质干细胞构建的新型组织工程骨成功修复犬股骨干骨缺损,是理想的骨组织替换材料.

关键词：三维打印、羟基磷灰石/二氧化锆、诱导多能干细胞、骨缺损、骨组织工程

所属期刊栏目：32

分类号：R-33(医学研究方法)

资助基金：浙江省医药卫生科技项目2020KY796

在线出版日期：2024-06-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：18-24,30