基于3D打印与静电纺织技术的血管化组织工程骨构建

摘要

目的：利用3D打印技术及高压静电纺织技术联合构建组织工程支架-细胞复合物，并通过体内外实验验证其在构建血管化组织工程骨中的优势。　　方法:利用医学图像三维重建软件（Mimics）及3D打印机将断层扫描数据（CT）进行处理、编辑制作成个性化三维立体模型，在模型打印的同时利用同轴高压静电纺织技术制备芯层为P3HB4HB、壳层为PVA与人骨髓间充质干细胞的（PVA-细胞）/P3HB4HB纤维。将一次成型的支架-细胞复合物向成骨方向诱导14日，植入前复合内皮细胞。体外实验中通过力学测试观察经3D打印技术制作的P3HB4HB外部支架的力学性能；通过光镜、透射电镜、亲水性实验及扫描电镜观察经静电纺织技术制备的PVA/P3HB4HB支架的微观结构及生物相容性；通过扫描电镜、DAPI免疫荧光染色、吖啶橙免疫荧光染色以及CCK-8实验观察细胞在支架结构中的黏附、增殖情况；体内实验中将支架-细胞复合物作为实验组，不含细胞的支架材料作为对照组，标本分别于12周与24周后取出，行HE、VonKossa、天狼星红、马松三色、CD31免疫组织化学及Ⅰ型胶原免疫组织化学染色，观察支架-细胞复合物成骨及血管的能力。　　结果：利用3D打印技术能够制造外观个性化很强的模型，模型能够为组织工程支架提供一定的力学支撑；通过扫描电镜及亲水性实验可观察到通过静电纺织技术制备的PVA/P3HB4HB支架具有较高的孔隙率、良好的生物相容性及仿生细胞外基质的三维立体结构；利用吖啶橙免疫荧光染色、DAPI免疫荧光染色、扫描电镜及CCK-8可显示细胞与支架复合后仍具有增值、分化的能力，实现了材料与细胞的一次成型与精确种植；在体内实验中，分别对实验组12周和24周的标本行HE染色、Von Kossa染色、天狼星红染色、马松三色染色、CD31免疫组织化学染色、Ⅰ型胶原免疫组织化学染色，结果均呈阳性，并随着时间的延长骨组织及血管结构的数量及质量明显增加，对照组阴性。　　结论：利用3D打印技术及高压静电纺织技术联合构建的支架-细胞复合物具有一定的力学性能及仿生细胞外基质结构的结构与功能，通过复合内皮细胞后，能够在体内构建出含血管的组织工程骨。

目录

声明

英文缩略词表

0 引 言

1 材料与方法

1.1 材料

1.2 方法

2 结果

2.1 人骨髓间充质干细胞的光镜观察及吖啶橙免疫荧光染色

2.2 人骨髓间充质干细胞诱导14天的光镜结果

2.3 人骨髓间充质干细胞诱导14天的Western Blot结果

2.4 人骨髓间充质干细胞诱导14天的一型胶原染色

2.5 人骨髓间充质干细胞诱导14天的AKP染色

2.6 人骨髓间充质干细胞诱导14天的茜苏红染色

2.7 内皮细胞的肉眼观

2.8内皮细胞的成管实验

2.9 内皮细胞的流式检测

2.10 DICOM文件的处理

2.11 3D打印的调试

2.13 高压静电纺织PVA/P3HB4HB支架的亲水性测试

2.14 高压静电纺织PVA/P3HB4HB支架的扫描电镜

2.15 高压静电纺织PVA/P3HB4HB支架的倒置显微镜观察及透射电镜观察

2.16 高压静电纺织（PVA-细胞）/P3HB4HB支架-细胞复合物的细胞增殖实验

2.17 基于3D打印技术与高压静电纺织技术的支架-细胞复合物的大体观

2.18 支架-细胞复合物力学测试

2.19 支架-细胞复合物的荧光染色及扫描电子显微镜

2.20 体内标本的HE染色

2.21 体内标本的AKP染色

2.22 体内标本的马松三色染色

2.23 体内标本的Ⅰ型胶原免疫组化染色

2.24 体内标本的天狼星红染色

2.25 体内标本的CD31染色

3 讨论

4 结 论：

参考文献

综述：血管化组织工程骨的研究进展

作者简历

致谢

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