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《Bioactive Materials》:静电纺丝+3D打印制备双层多孔支架,实现肿瘤消融和骨软骨再生的时空控制

《Bioactive Materials》:静电纺丝+3D打印制备双层多孔支架,实现肿瘤消融和骨软骨再生的时空控制

  • 分类:资讯中心
  • 发布时间:2024-03-11 17:12
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【概要描述】这项研究使用同轴静电纺丝技术开发了一种具有壳-核结构的双层PGPC-PGPH多孔支架,以解决由GCTB引起的OCDs治疗中的两个关键临床挑战:残留肿瘤的消除和OCDs的再生促进。PGPC-PGPH支架表现出良好的生物相容性和力学性能,同时有效根除GCTB组织并促进OCDs再生。值得注意的是,PGPC-PGPH支架的外层携带声敏感剂(PpIX),在接受体外超声照射时,通过声动力疗法选择性地靶向和破坏GCTB组织,从而防止肿瘤复发。声动力疗法的热效应加速壳层降解,促进内核层中的CS和HA的释放,诱导局部干细胞分化为软骨和骨,精确修复相应的缺陷。PGPC-PGPH支架独特的壳-核结构允许时间控制,在组织修复之前优先进行抗肿瘤治疗。总体而言,双层设计可以提供时间上的控制,先根除骨肿瘤细胞,然后促进骨软骨再生。它还通过空间上的控制确保上层软骨和下层骨骼的精确再生。这项研究为治疗骨肿瘤引起的骨关节炎提供了一种"时空调控"的新方法,并为其临床应用奠定了基础。

《Bioactive Materials》:静电纺丝+3D打印制备双层多孔支架,实现肿瘤消融和骨软骨再生的时空控制

【概要描述】这项研究使用同轴静电纺丝技术开发了一种具有壳-核结构的双层PGPC-PGPH多孔支架,以解决由GCTB引起的OCDs治疗中的两个关键临床挑战:残留肿瘤的消除和OCDs的再生促进。PGPC-PGPH支架表现出良好的生物相容性和力学性能,同时有效根除GCTB组织并促进OCDs再生。值得注意的是,PGPC-PGPH支架的外层携带声敏感剂(PpIX),在接受体外超声照射时,通过声动力疗法选择性地靶向和破坏GCTB组织,从而防止肿瘤复发。声动力疗法的热效应加速壳层降解,促进内核层中的CS和HA的释放,诱导局部干细胞分化为软骨和骨,精确修复相应的缺陷。PGPC-PGPH支架独特的壳-核结构允许时间控制,在组织修复之前优先进行抗肿瘤治疗。总体而言,双层设计可以提供时间上的控制,先根除骨肿瘤细胞,然后促进骨软骨再生。它还通过空间上的控制确保上层软骨和下层骨骼的精确再生。这项研究为治疗骨肿瘤引起的骨关节炎提供了一种"时空调控"的新方法,并为其临床应用奠定了基础。

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近日,同济大学研究人员在《Bioactive Materials》上发表题为Integrating coaxial electrospinning and 3D printing technologies for the development of biphasic porous scaffolds enabling spatiotemporal control in tumor ablation and osteochondral regeneration的研究论文,报道解决了骨巨细胞瘤(GCTB)诱导的OCDs治疗的临床挑战。

原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2023.12.020

 

 

 

  研究简介  

由于治疗骨巨细胞瘤(GCTB)所致的骨髓软骨缺损(OCDs)常常给临床医生带来两个挑战:残留肿瘤导致局部复发和OCDs无法愈合。因此,本研究旨在开发一种双层PGPC-PGPH支架,利用壳-核结构纳米纤维实现“时空控制”,治疗由GCTB引起的OCDs。它解决了两个关键挑战:在局部切除后消除肿瘤残留物和刺激非愈合OCD病例的骨骼软骨再生。采用卟啉(PpIX)/明胶(GT)的外壳层和内核含有硫酸软骨素(CS)/聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)或羟基磷灰石(HA)/PLGA,利用同轴静电纺丝技术创建PpIX/GT-CS/PLGA和PpIX/GT-HA/PLGA纳米纤维的壳-核结构。这些纳米纤维被粉碎成纳米尺度的短纤维,然后与聚乙烯氧化物和透明质酸结合,制备出不同的3D打印墨水。上层由PpIX/GT-CS/PLGA墨水制成,下层由PpIX/GT-HA/PLGA墨水制成,可以利用3D打印技术制造双层PGPC-PGPH支架。在切除GCTB病变后,PGPC-PGPH支架被外科植入OCDs中。壳层中的超声敏感剂卟啉(PpIX)经历声动力疗法以选择性地损伤GCTB组织,有效根除残留肿瘤。随后,声动力疗法的热效应加速壳层降解并释放核心层中的CS和HA,促进干细胞在正确解剖位置的OCD部位分化为软骨和骨组织。这种创新支架提供了抗肿瘤治疗的时间控制,然后是组织修复,并提供了精确的骨软骨再生的空间控制。

 

 

图1本文的概述图

 

 

 

图2 举例说明了GT-PLGA、PpIX/GT-CS/PLGA和PpIX/GT-HA/PLGA纳米纤维的制备方法。

 

 

 

图3 描述了创建3D打印双层PGHC-PGPH支架的过程

 

 

 

图4 显示3D打印支架与骨髓间充质干细胞共培养1-4天的体外细胞相容性评估结果

 

 

 研究结论 

 

这项研究使用同轴静电纺丝技术开发了一种具有壳-核结构的双层PGPC-PGPH多孔支架,以解决由GCTB引起的OCDs治疗中的两个关键临床挑战:残留肿瘤的消除和OCDs的再生促进。PGPC-PGPH支架表现出良好的生物相容性和力学性能,同时有效根除GCTB组织并促进OCDs再生。值得注意的是,PGPC-PGPH支架的外层携带声敏感剂(PpIX),在接受体外超声照射时,通过声动力疗法选择性地靶向和破坏GCTB组织,从而防止肿瘤复发。声动力疗法的热效应加速壳层降解,促进内核层中的CS和HA的释放,诱导局部干细胞分化为软骨和骨,精确修复相应的缺陷。PGPC-PGPH支架独特的壳-核结构允许时间控制,在组织修复之前优先进行抗肿瘤治疗。总体而言,双层设计可以提供时间上的控制,先根除骨肿瘤细胞,然后促进骨软骨再生。它还通过空间上的控制确保上层软骨和下层骨骼的精确再生。这项研究为治疗骨肿瘤引起的骨关节炎提供了一种"时空调控"的新方法,并为其临床应用奠定了基础。

 

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