3D打印材料与脱细胞气管基质的生物相容性研究

作者：李剑锋; 仲毅; 潘子寅; 王志豪; 潘枢; 史宏灿^*

来源：中国医学工程, 2019, 27(08): 1-8.

DOI：10.19338/j.issn.1672-2019.2019.08.001

• 组织工程
• 脱细胞气管基质
• 3D打印材料
• 生物力学性能
• 生物相容性

目的通过对3D打印材料与脱细胞基质的生物相容性研究,分析两种基质材料的相对优缺点,为构建更为合理的组织工程气管提供依据。方法取2个月龄新西兰兔胫骨骨髓,采用全骨髓贴壁筛选法分离培养骨髓间充质干细胞(BMSCs)。取10只6个月龄成年新西兰兔气管,修剪至每段1.5 cm,随机分为原生气管组(A1, n=5),剥离气管外表面疏松结缔组织;脱细胞气管组(B1, n=5)采用脱氧胆酸钠联合酶法脱细胞7个周期获取;利用3D打印技术制备聚己内酯(PCL)管型支架,并行纳米二氧化硅修饰处理(C1, n=5)。测量各组气管基本形态及生物力学性能。取第4代BMSCs制备细胞-支架复合物,培养48 h时行Giemsa染色观察材料周围的细胞活性;CCK-8及扫描电子显微镜(SEM)检测细胞增值及黏附性能。取15只6个月龄成年新西兰兔,随机分成原生组(A2, n=5)、脱细胞气管组(B2, n=5)和PCL气管组(C2,n=5),分别于颈背部皮下皮囊埋植3组支架。术后动态分析血清免疫球蛋白IgM和IgG变化,术后30 d行HE染色观察以及免疫组化评估支架炎症反应情况。结果 3组气管在宏观形态上基本一致,生物力学性能C1要优于B1组。Giemsa染色:B1组周围细胞生长情况优于C1组;SEM检测:细胞在脱细胞及PCL支架上均增殖附着良好;CCK-8:脱细胞气管支架组细胞增殖情况优于其他两组;体内埋植实验测血清IgG、IGM提示C2组炎症反应在急性期最为明显;术后可见A2、B2组表面结缔组织包裹明显,而C2组结构保持相对完整,HE染色提示A2组的炎症细胞以单核细胞、浆细胞等浸润为主,C2组炎症的反应以嗜酸性粒细胞浸润为主,而B2组炎症细胞浸润最少;免疫组化CD68染色提示B2组、C2组巨噬细胞浸润均不明显。结论 3D打印材料的生物力学性能较脱细胞材料更好,但脱细胞气管基质材料生物相容性更优。

• 单位
  扬州大学