October 23rd, 2015
骨伝導性と生物活性を示しながら、頭蓋顎顔面(CMF)の骨欠損に適合できるスキャフォールドは興味深いものです。このプロトコルは、溶融塩テンプレートを使用する溶媒鋳造微粒子浸出(SCPL)法および生物活性ポリドーパミンコーティングの適用を使用して、ポリカプロラクトンジアクリレート(PCL-DA)に基づく形状記憶足場の調製について説明します。
次の実験の全体的な目標は、OS 骨統合と治癒を促進するために、不規則な頭蓋顎顔面欠損に自己適合できる形状記憶ポリマーまたは SMP 足場を製造することです。これは、最初に溶媒キャスティングの使用とポリカプロラクトンジacrlの光化学的硬化を使用して溶融塩テンプレートを形成することによって達成されます。塩の型紙の上には、骨の導電率に必要な高度に相互接続された多孔性を持つ足場が形成されます。
第2のステップとして、足場はポリドーパミンでコーティングされ、生物活性を提供します。次に、足場を温かい生理食塩水で処理し、不規則なモデルに圧入することができます。圧入結果、走査型電子顕微鏡イメージング、およびヒドロキシ食欲のin vitro形成に基づいて、自己適合、相互接続性の低下、および生物活性を示す欠陥結果が得られます。
この技術が既存の方法よりも優れている点は、自動グラフト術などの既存の方法よりも優れている点は、骨統合と骨治癒を批判的にサポートする適合フィッティングが達成されることです。この手順を実証しているのは、私の研究室の博士課程の学生研究者であるLindsey Nailです。足場の準備を開始するには、まず425ミクロンのふるいを通して塩化ナトリウムをふるいにかけ、そのうちの1.8グラムを3リットルのガラスバイアルに4つの部分で移し、バイアルに146ミリグラムの脱イオン水をゆっくりと加え、金属ヘラと混合します。
追加するたびに、バイアルにキャップをし、ティッシュで包み、遠心分離管に垂直に置きます。チューブを15分間遠心分離してから、デキャッピングし、溶液を一晩風乾させます。テキストプロトコルに示されているようにP-C-L-D-Aを合成した後、ガラスバイアルにクロロメタン1ミリリットルあたり150ミリグラムのP-C-L-D-Aを含むメーサー溶液を調製し、バイアルにキャップをしてホイルで包み、1分間ボルテックスします。
次に、ガラスバイアル中の1ミリリットルの1ミリリットルに115ミリグラムのDMPを含有する光開始剤溶液を調製する。再度、バイアルに蓋をし、ホイルで包み、1分間ボルテックスします。フォトイニシエータ溶液をメーサー溶液にピペットで入れて15体積%の混合物を作り、バイアルを1分間ボルテックスします。
次に、塩の足場が入ったバイアルをホイルで包み、塩が覆われるまでフォトイニシエーターメイサー混合物を追加します。バイアルにキャップをし、ティッシュで包み、遠心分離管に垂直に置きます。チューブを10分間遠心分離します。
次に、ホイルを取り外し、バイアルのキャップを外し、溶液を紫外線に3分間さらします。次に、溶液を一晩風乾させ、ガラスを破砕してピンセットを使用してバイアルの上部を取り外します。足場を1対1の水エタノール溶液で4日間移し、毎日溶液を交換します。
最後に、SMPスキャフォールドを取り外し、一晩風乾します。最初にポリドーパミンコートを適用するには、SMP足場の途中に20ゲージの針を挿入し、次に針ハブにワイヤーを巻き付けます。足場を200ミリリットルの攪拌ドーパミン溶液に浸し、ワイヤーをビーカーの縁に固定して、針ハブを溶液の上に保ちます。
次に、注射器をニードルハブに入れ、プランジャーを引いて足場から空気を抜きます。完全にドガしたら、足場を16時間沈めたままにします。溶液から足場を取り外し、針を取り出します。
次に、足場を脱イオン水ですすぎ、室温の真空オーブンで24時間乾燥させます。足場を摂氏85度の乾燥オーブンに1時間置きます。最後に、足場を取り外し、室温まで冷まします。
まず、厚さ5mmの硬質プラスチックシートに平均直径約6mmの不規則な空隙を穴あけして欠陥モデルを作製します。次に、SMP足場を摂氏約60度の脱イオン水のビーカーに2分間沈めます。ピンセットを使用してその形状を操作することにより、足場が著しく柔らかくなることをテストします。
柔らかくなった足場をピンセットで水から取り出し、手で欠陥モデルに押し込みます。足場を室温まで冷ましてから、欠陥モデルから取り外します。新しい固定仮形状を観察して、流し込み、相互接続性、サイズを視覚化します。
まず、ピンセットを使用してSMP足場を液体窒素に1分間沈めます。次に、きれいなかみそりの刃で真ん中に沿って足場を骨折します。次に、足場の半分の1つを、破砕面を上にしてサンプルステージに固定します。
カーボンテープスパッタリングを使用して、足場を金とプラチナ合金で約4ナノメートルの深さまでコーティングします。サンプルをSEMにロードし、10〜15キロボルトの加速電圧で画像をキャプチャします。in vitroの生理活性を特徴付けるため。
まず、きれいなブレードを使用して、円筒形のSMP足場を円形の端を横切って半分に切断します。足場の半分を30ミリリットルの模擬体液が入ったチューブに入れ、14日後にチューブを摂氏37度の静止水浴に入れます。足場をチューブから取り外し、24時間風乾させます。
次に、切断面を上にして足場を電子顕微鏡のサンプルステージにカーボンテープで固定します。次に、足場の表面を金とプラチナ合金で約4ナノメートルの深さまでスパッタコーティングします。前回と同様に、サンプルをSEMにロードし、10〜15キロボルトの加速電圧で画像をキャプチャします。
SMP足場は、摂氏60度で加熱すると可鍛性になり、欠陥モデルに取り付けることができます。室温まで冷却した後、SMP足場は取り外され、新しい固定仮形状を保持します。コーティングされていないSMP足場の走査型電子顕微鏡写真に示されているのは、細孔構造と高度に相互接続された形態です。
ポリドーパミン被覆SMP足場のG生理活性は、走査型顕微鏡写真に示すように、細孔内のヒドロキシアパタイトの形成によって実証されます。このビデオを見た後、あなたはよく理解しているはずです 生物活性自己適合形状記憶ポリマー足場 数いくつかの塩テンプレート上の溶媒キャスティングを含むプロセスを使用して、微粒子浸出、およびポリドーパミンコーティングの適用を含むプロセス。
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この研究は、不規則な頭顔面欠損に適合するように設計された形状記憶ポリマースキャフォールドの製造に焦点を当て、骨結合と治癒を促進します。スキャフォールドは融合塩テンプレートを使用して作成され、生物学的活性を高めるためにポリアミンドパミンでコーティングされています。
This protocol addresses a key challenge in cranio-maxillofacial tissue engineering: creating scaffolds that conform to irregular bone defects while maintaining bioactivity and structural integrity. The shape memory polymer scaffold enables defect self-fitting through thermal actuation, supporting osteointegration and reducing surgical complexity. This approach enhances predictive confidence in preclinical bone regeneration models by providing a tunable, bioactive platform for defect-specific implantation.
The method fits within the discovery-to-preclinical continuum, enabling early-stage biomaterial screening, iterative design refinement, and validation of bioactive functionality prior to lead candidate selection.