具有增强成骨和血管生成能力的仿生 Ti-6Al-4V 合金 / 甲基丙烯酰化明胶混合支架用于大骨缺损修复

钛基支架是一种广泛应用于骨缺损治疗的植入物材料。然而，传统的钛基种植体不匹配的生物力学和较差的生物活性通常会导致骨整合不足。为了应对这些挑战，开发新型的钛基支架来满足承重关键骨缺损的生物适应性要求是至关重要的。

Limin Ma、Xiaolan Wang、Ye Zhou等人受天然骨组织微观结构和力学性能的启发，开发了一种具有双仿生特征（GMPT）的Ti-6Al-4V合金（TC4）/甲基丙烯酸明胶（GelMA）混合支架，用于骨缺损修复。GMPT由一个硬的3d打印多孔TC4金属支架（PT）骨架组成，它模拟了天然松质骨的微观结构和力学性能，以及一个柔软的GelMA水凝胶基质渗透到PT的孔中，模拟了细胞外基质的微环境。成果以“Biomimetic Ti–6Al–4V alloy/gelatin methacrylate hybrid scaffold with enhanced osteogenic and angiogenic capabilities for large bone defect restoration”为题发表在《Bioactive Materials》上。

图1 具有双仿生特征的仿生GMPT示意图

本文要点：

（1）本研究开发了一种具有双仿生特征的TC4/GelMA混合支架，用于修复大骨缺损。在我们的系统中，一个“硬”3d打印的PT主干用“软”GelMA水凝胶进行化学功能化，以模拟自然骨组织的异质微观结构和力学性能。与纯PT植入物相比，支架中的软水凝胶为骨髓间充质干细胞的附着和分化提供了一个有利的平台。

（2）通过优化GelMA浓度，浓度为10%（14.46 ± 1.55 kPa）的GMPT具有促进细胞附着和分化的能力。

（3）RNA-seq和FCM结果揭示了10% GMPT GMPT/AKT/mTOR信号通路调控血管生成和成骨过程的潜在机制。这项工作表明，具有适当刚度的生物活性软表面对于硬金属种植体实现更好的骨融合至关重要，这可能为下一代大型骨缺损种植体的设计拓宽视野。

文章来源：https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2021.03.010

GelMA链接：http://www.lbhbio.com/pd.jsp?id=12

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