Impalcature per la consegna di farmaci stampati in 3D, valutate nelle ossa femorali dei topi

Ricercatori cinesi stanno lavorando per migliorare i sistemi di rilascio dei farmaci per la riparazione ossea, illustrando in dettaglio le loro scoperte nel recente scaffold di stampa 3D simile a un veicolo simile a un veicolo e le sue applicazioni per la riparazione di un osso femorale di ratto in vitro e in vivo .

La rigenerazione ossea continua a rappresentare un’area di sfida per ricercatori e medici nel tentativo di curare i pazienti e migliorare la loro qualità di vita in generale, eseguendo una vasta gamma di studi su materiali , proprietà e metodi . I biomateriali sono molto richiesti e gli autori sottolineano che questa domanda aumenta all’aumentare di problemi come gli incidenti stradali, insieme a catastrofi naturali e altre catastrofi che portano i pazienti bisognosi negli ospedali.

Poiché lo sviluppo di scaffold sintetici è fondamentale per ulteriori progressi nella rigenerazione ossea, i ricercatori si rendono conto che le seguenti proprietà devono svolgere un ruolo:

Architettura dei pori
Resistenza meccanica
bioattività
Degradazione
Capacità controllabile di consegna del farmaco
Le impalcature stampate porose in 3D sono di grande interesse per i ricercatori, con gli autori che notano che altri studi si sono concentrati su ceramiche bioattive e vetro bioattivo di numerosi tipi, offrendo il potenziale per legare con il tessuto osseo attraverso materiali bioattivi come l’idrossiapatite (HA) o il beta-tricalcio fosfato (β-TCP).

Il bioglass in particolare offre una migliore bioattività e rilascia anche ioni di silicio e calcio per una migliore rigenerazione ossea. E sebbene possa avere un potenziale per l’innesto di tessuto osseo, manca ancora della versatilità necessaria per i sistemi di rilascio di farmaci:

“Qui, l’applicazione di un rivestimento mesoporoso di vetro bioattivo [MBG] sulla superficie è un’opzione praticabile per la capacità di erogazione di farmaci di scaffold di vetro bioattivo”, hanno affermato i ricercatori. “Con i mesopori in superficie, il DNA, le citochine e alcuni farmaci possono essere caricati sul patibolo, soddisfacendo i requisiti del trattamento della malattia o una maggiore rigenerazione ossea”.

Il diagramma di flusso per fabbricare un nuovo scaffold per la consegna di farmaci 1393 @ MBG costruito dalla tecnologia di stampa 3D per la riparazione ossea.

Questo studio era incentrato sull’integrazione di MBG con scaffold di vetro bioattivo, l’aggiunta di desametasone (DEX) e la proteina morfogenetica ossea 2 (BMP-2), conferendo alle strutture proprietà antibatteriche e osteogeniche. Gli scaffold sono stati valutati per un’adeguata consegna del farmaco, coltivati ​​con hBMSC in vitro e un modello di difetto femorale del ratto in vivo . Dopo l’immersione in fluidi corporei simulati (SBF) e la colorazione con ninidrina, è stato valutato il rilascio del farmaco, testando i valori a 241 nm per DEX, 260 nm per DNA e 567 nm per BMP-2.

Immagini FESEM di (a, c) come impalcatura fabbricata 1393 e 1393 @ MBG ; (b, d) la sezione trasversale dell’impalcatura fabbricata 1393 e 1393 @ MBG .

(a, b) immagini FESEM e il profilo della superficie del ponteggio 1393 fabbricato; (c, d) dopo impalcatura immersa; (e, f) immagine FESEM e il profilo della superficie del ponteggio fabbricato 1393 @ MBG ; (g, h) dopo impalcatura immersa; (i) The Ra di 1393 e 1393 @ MBG superficie dell’impalcatura quando immersa da 0 a 90 giorni; (j) La resistenza a compressione dell’impalcatura 1393 e 1393 @ MBG nei giorni 0, 30 e 90. media ± DS, n = 5. * Differenza significativa rispetto a 1393 (p <0,05).

Lo studio ha riflesso risultati positivi, con MBG che ha dimostrato la capacità di caricare e controllare il rilascio di farmaci. BMP-2 ha mostrato il tasso più rapido di rilascio, seguito da DNA e quindi da DEX.

“Il gruppo principale di MBG era il gruppo ossido di silicio, quindi quando immerso in una soluzione acquosa la superficie di MBG mostrerà una carica positiva che assorbirà più facilmente materiali negativi come gruppi -OH, DEX e DNA”, hanno affermato gli autori. “Quindi, questo potrebbe spiegare il fenomeno secondo cui il rilascio di BMP-2 era migliore di quello di DNA e DEX, nell’ordine BMP-2> DNA> DEX.”

a) immagine TEM della polvere MBG prodotta; (b) isoterme di adsorbimento-desorbimento di N2 e (c) le corrispondenti distribuzioni delle dimensioni dei pori delle polveri di MBG; (d) illustratore del meccanismo di caricamento di proteine, DNA e droghe chimiche negli MBG; e) profili di rilascio di farmaci chimici, DNA e proteine ​​dalle polveri MBG in SBF a 37 ℃; (f) potenziale zeta di 1393 e polvere di vetro MBG immerso in SBF a 37 ° C in funzione del tempo di immersione; media ± DS, n = 5.

“Abbiamo studiato la risposta alle impalcature funzionali degli hBMSC in vitro e alla capacità osteogena dei difetti femorali di ratto in vivo”, ha concluso il team di ricerca. “I risultati hanno mostrato che il rivestimento di MBG su 1393 scaffold era un modo fattibile per migliorare la proliferazione e l’attività ALP degli hBMSC e upregolare l’espressione dei geni correlati all’osteogenesi. Le impalcature preparate BMP-2 caricate 1393 @ MBG hanno migliorato significativamente la rigenerazione ossea nei difetti ossei a 12 settimane dopo l’impianto. Questi risultati hanno suggerito che i nuovi scaffold 1393 @ MBG per la consegna dei farmaci potrebbero essere un candidato promettente per l’uso nella riparazione del tessuto osseo e nel relativo trattamento delle malattie. “

L’attacco di hBMSC sul BMP-2 ha caricato 1393 impalcature (a) e 1393 @ MBG impalcature (b) dopo coltura per 2 giorni; La colorazione live (verde) / dead (rossa) per la soluzione per immersione 1393 (c) e 1393 @ MBG scaffold (d).

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