模塊化微籠作為組織工程學(xué)支架的3D打印

供稿人:武文澤,、高琳 供稿單位：機(jī)械制造系統(tǒng)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSC)具備分化為脂肪細(xì)胞,、成骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞等多種細(xì)胞類型的能力,。負(fù)責(zé)骨重塑和再生的成骨細(xì)胞一直被認(rèn)為可以治療骨質(zhì)疏松等疾病，也可以促進(jìn)人工骨植入物周圍形成新骨修復(fù)骨組織,。通過(guò)在納米尺度上設(shè)計(jì)骨種植體的二維表面形貌,，可以促進(jìn)植入物周圍BMSCs的生長(zhǎng)，從而增強(qiáng)骨愈合,。骨的納米孔表面形貌在誘導(dǎo)骨組織形成中起著關(guān)鍵作用,。在骨植入物設(shè)計(jì)中，模擬自然骨的納米孔表面形貌被認(rèn)為可以誘導(dǎo)BMSCs向成骨分化,，促進(jìn)骨再生,。

納米孔的大小和納米孔表面的粗糙度是決定干細(xì)胞分化的兩個(gè)關(guān)鍵因素，但我們對(duì)每個(gè)因素各自的貢獻(xiàn)研究很少,。為了解決這個(gè)問(wèn)題,，哈佛大學(xué)的研究人員將骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞培養(yǎng)在具有可控納米孔大小和粗糙度的二維納米孔膜（硬度與皮質(zhì)骨相似），研究其粘附,、鋪展和分化等行為,。

圖1.細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及細(xì)胞形態(tài)和局部粘附定量結(jié)果

表征了納米孔膜的孔粒徑大小和粗糙度，通過(guò)體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證實(shí)增加納米孔表面的粗糙度對(duì)細(xì)胞附著沒(méi)有明顯影響,，只是輕微降低細(xì)胞擴(kuò)散面積,，抑制成骨分化。然而,，在納米孔較大的膜上培養(yǎng)的骨髓基質(zhì)干細(xì)胞附著細(xì)胞明顯減少,，擴(kuò)散面積明顯增大。此外, 這些細(xì)胞培養(yǎng)更大的納米孔進(jìn)行增強(qiáng)的成骨分化表達(dá)更多的堿性磷酸酶,、骨鈣蛋白,、骨橋蛋白等。這些結(jié)果表明,，雖然納米孔大小和粗糙度都可以影響B(tài)MSC的細(xì)胞反應(yīng),，但是納米孔的尺寸比粗糙度的作用更明顯。

參考文獻(xiàn)：
J X , Y Y , H W , et al. Decoupling the effects of nanopore size and surface roughness on the attachment, spreading and differentiation of bone marrow-derived stem cells[J]. Biomaterials, 248. doi: 10.1016/j.biomaterials.2020.120014