3Dプリントされた高多孔質Ti-6Al-4Vスキャフォールドを酸化グラフェンでコーティングして骨形成を促進する

3Dプリントされた高多孔質Ti-6Al-4Vスキャフォールドを酸化グラフェンでコーティングして骨形成を促進する
出典: EFL Bio3Dプリンティングとバイオ製造

外傷、腫瘍、変形性関節症、その他の骨疾患によって引き起こされる重大な骨欠損を補填し、治癒を早めることは、整形外科および歯科手術における大きな課題です。自家移植や同種移植は一般的な治療法ですが、免疫反応、ドナー部位の病変、感染症のリスクなどの欠点があります。チタン (Ti) とその合金は、その高い機械的強度、化学的安定性、および生物学的不活性のため、整形外科および歯科用途の歯科インプラントに広く使用されてきました。しかし、Ti-6Al-4V 製の整形外科用インプラントは、応力遮蔽のリスクが高く、インプラント周囲の骨が弱くなり、吸収されてインプラントの故障につながります。さらに、Ti-6Al-4V 合金の表面は宿主細胞と直接相互作用することができないため、骨結合(金属インプラントの表面での骨の成長)が不十分になります。したがって、Ti-6Al-4V 合金の表面特性を改善することは、移植の成功率と安定性を向上させるために非常に重要です。


ここでは、還元酸化グラフェン(rGO)、具体的にはrGO-pTiでコーティングされた不規則な多孔質Ti-6Al-4Vスキャフォールドを開発し、生体内での骨統合を刺激する能力を調査しました。
要点:
(1)rGO-pTiスキャフォールドは独特の不規則な微細孔と高い親水性を示し、タンパク質の吸着と細胞の成長を促進します。
(2)in vitro実験では、rGO-pTiスキャフォールドがアルカリホスファターゼ(ALP)活性、石灰化結節形成、およびMC3T3-E1前骨芽細胞における骨形成遺伝子の上方制御を増加させることが示されました。
(3)ウサギの頭蓋骨欠損部にrGO-pTiスキャフォールドを移植する生体内実験では、出血を引き起こすことなく骨基質形成と骨の統合が改善されることが示された。
(4)これらの研究結果は、rGOと不規則な微細孔を組み合わせた骨再生のための有望なBTEスキャフォールドの可能性を浮き彫りにしている。

ソース:
https://doi.org/10.1039/D4BM00970C

生物学的足場

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