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光固化水凝胶负载骨髓间充质干细胞修复大鼠颅骨缺损
1
作者 丁梦 李强 +4 位作者 李筱叶 贺敖 戴卓 董衡 牟永斌 《口腔疾病防治》 2024年第5期330-340,共11页
目的探讨新型甲基丙烯酸酐化明胶(gelatin methacryloyl,GelMA)/骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)复合水凝胶应用于大鼠颅骨缺损区的成骨性能,为骨再生生物材料的应用提供实验依据。方法本研究经南京大学动... 目的探讨新型甲基丙烯酸酐化明胶(gelatin methacryloyl,GelMA)/骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)复合水凝胶应用于大鼠颅骨缺损区的成骨性能,为骨再生生物材料的应用提供实验依据。方法本研究经南京大学动物伦理委员会批准。通过组合光引发剂苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂[lthium phenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphinate,LAP]、GelMA、BMSCs构建光固化复合生物水凝胶GelMA/BMSCs,扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和能量色散X射线光谱仪(energy disper-sive X-ray spectroscopy,EDX)检测GelMA凝胶表面微观形态及元素构成,电子万能试验机测试凝胶压缩强度。将GelMA/BMSCs水凝胶在体外培养1、2、5 d后,通过CCK-8检测水凝胶包封的BMSCs细胞增殖活性,利用共聚焦显微成像技术观察其存活情况和细胞形态;在大鼠颅骨制备5 mm临界骨缺模型,经复合水凝胶治疗的为GelMA/BMSCs组,不做任何处理的为对照组。分别于术后第4、8周拍摄Micro-CT测算骨缺损面积和新生骨指标,第8周处死大鼠取缺损区颅骨样本进行H&E染色、Van Gieson染色和Goldner染色评价新生骨的质量。结果SEM观察到固化的GelMA内部呈现3D海绵状大孔凝胶网络,大孔形貌均匀,孔隙率为73.41%,孔径为(28.75±7.13)μm;EDX结果显示C和O均匀分布在水凝胶的网状大孔结构上;水凝胶压缩强度为152 kPa,GelMA/BMSCs培养第5天,镜下细胞形态铺展,从卵圆形变为梭形,CCK-8检测结果显示细胞增殖159.4%。术后第4周,Micro-CT三维重建图像显示对照组的骨缺损范围未见明显缩小,GelMA/BMSCs组骨缺损内部可见大量新骨生成;术后第8周,对照组骨缺损仍无明显变化,仅可见少量新生骨,GelMA/BMSCs组颅骨缺损基本愈合;第4周与第8周的定量分析发现,GelMA/BMSCs组大鼠颅骨缺损处新生骨量(new bone vol-ume,BV)、骨体积分数(new bone volume/total bone volume,BV/TV)、骨表面积(bone surfac 展开更多
关键词 骨缺损 骨组织工程 支架 水凝胶 gelma水凝胶 骨髓间充质干细胞 干细胞疗法 光固化 骨再生 骨修复
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负载骨髓干细胞来源外泌体的3D水凝胶通过调节免疫促进损伤软骨的修复 被引量：4
2
作者 管鹏飞 崔瑞文 +1 位作者 王其友 孙永建 《南方医科大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期528-537,共10页
目的分探究负载骨髓干细胞来源外泌体的GelMA水凝胶对软骨损伤的修复情况。方法首先利用超速离心法分离提取出骨髓干细胞上清液中的外泌体,并通过外泌体透射电镜、粒径分析以及Western blot检测外泌体表面marker。检测负载外泌体的GelM... 目的分探究负载骨髓干细胞来源外泌体的GelMA水凝胶对软骨损伤的修复情况。方法首先利用超速离心法分离提取出骨髓干细胞上清液中的外泌体,并通过外泌体透射电镜、粒径分析以及Western blot检测外泌体表面marker。检测负载外泌体的GelMA水凝胶相关性能(包括流变以及电镜)。通过BCA测蛋白法检测外泌体的释放情况,以及通过PKH26红色荧光染料标记外泌体,观察外泌体被RAW264.7细胞吞噬情况。将RAW264.7细胞种在孔板表面,分为空白对照组(Control组)、单纯外泌体组(Exo组)、单纯水凝胶组(GelMA组)、负载外泌体的水凝胶组(GelMA-Exo组)。通过q-PCR以及免疫荧光检测负载外泌体的GelMA水凝胶对于RAW264.7细胞极化的影响。建立材料/RAW264.7细胞/软骨细胞Transwell共培养模型,上室为软骨细胞,下室为材料/RAW264.7细胞,分组与上面一致,通过q-PCR以及免疫荧光检测损伤软骨细胞的修复情况。构建大鼠膝关节软骨损伤模型,分为假手术组(Sham组)、单纯损伤组(SI组)、单纯水凝胶组(GelMA组)以及负载外泌体的水凝胶组(GelMA-Exo组),通过HE和Masson染色检测软骨修复情况。结果通过对提取的细胞进行多系分化能力的检测,成功获取了骨髓干细胞。通过透射电镜、粒径分析以及Western blot检测,成功分离出骨髓干细胞外泌体。负载外泌体的GelMA水凝胶明显促进RAW264.7细胞向M2型极化(P<0.05)。体外共培养模型表明负载外泌体的GelMA水凝胶能显著促进损伤软骨细胞的修复通过调节RAW264.7细胞由M1型向M2型转化(P<0.05)。HE和Masson染色表明负载骨髓干细胞来源外泌体的GelMA水凝胶明显促进软骨损伤的修复。结论负载骨髓干细胞来源外泌体的GelMA水凝胶能够通过改善免疫微环境明显促进大鼠软骨损伤的修复。 展开更多
关键词 gelma水凝胶 软骨损伤 外泌体 免疫调节
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应用于3D生物打印的甲基丙烯酸酐化明胶水凝胶相关理化性能的研究进展
3
作者 吴海媚 丁能 +1 位作者 朱鴷 汤顺清(审校) 《生物医学工程与临床》 CAS 2023年第5期680-685,共6页
甲基丙烯酸酐化明胶(GelMA)水凝胶由明胶和甲基丙烯酸(MA)聚合反应合成。GelMA水凝胶的制备方法简单,并具有良好的生物相容性及机械性能可调节性,受到众多研究者的关注。其在伤口敷料、药物释放支架及组织工程等生物医学工程领域具有巨... 甲基丙烯酸酐化明胶(GelMA)水凝胶由明胶和甲基丙烯酸(MA)聚合反应合成。GelMA水凝胶的制备方法简单,并具有良好的生物相容性及机械性能可调节性,受到众多研究者的关注。其在伤口敷料、药物释放支架及组织工程等生物医学工程领域具有巨大的应用潜力。文章对GelMA水凝胶的制备及其性能进行概括,对近年来利用纳米材料、天然聚合物和合成聚合物与GelMA水凝胶结合对材料改性进行综述,并对应用于3D生物打印的多功能GelMA水凝胶未来发展方向进行总结与展望。GelMA水凝胶属于多肽类水凝胶,脆弱易碎裂的特征极大限制了其应用,经过后期的改性提高力学性能的同时,可能将造成其生物相容性的降低,使材料的最终临床转换面临重大挑战。未来将通过不断探索复合天然/合成聚合物的混合水凝胶,提升支架的机械性能,同时保留GelMA优越的生物相容性。特别是纳米材料与GelMA水凝胶结合,将支架实现智能功能,尤其是在敷料支架领域的研究。 展开更多
关键词 甲基丙烯酸酐化明胶(gelma)水凝胶 复合材料 3D生物打印 力学性能 生物相容性
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