双喷头协同三维打印人脂肪间充质干细胞复合成骨支架的研究

目的:初步研究聚己内酯(Polycaprolactone,PCL)与包裹有人脂肪间充质干细胞(Human Adipose-Derived Mesenchymal Stem Cells,hASCs)的水凝胶双喷头协同三维生物打印支架的力学性能,以及在纳米羟基磷灰石(Nano Hydroxyapatite,nHA)的参与下对细胞增殖和成骨分化的影响.方法:利用计算机设计支架模型,以细胞-海藻酸钠-明胶/PCL(AGP组)进行双喷头三维生物打印,细胞-海藻酸钠-明胶(AG组)单喷头打印,并在两组支架中分别添加nHA,探索双喷头打印的参数,在体外测试两组支架的力学性能.对两组支架进行CCK-8检测、CAM/PI染色和RT-PCR检测,分析双喷头打印支架中细胞的增殖和成骨分化能力.结果:调试打印机压力、速度、温度等参数后,可打印结构稳定的三维支架;力学性能实验中,AGP组弹性模量大于AG组(P<0.05);CCK-8和CAM/PI染色结果显示AG组和AGP组打印体内hASCs在7d时具有良好的增殖能力和细胞存活率.PCR结果显示,打印完成后14天,水凝胶中添加了纳米羟基磷灰石的AG组和AGP组成骨相关基因RUNX2、骨钙素(osteocalcin,OCN)和osterix(OSX)表达显著高于不添加纳米羟基磷灰石的AG组.结论:在适宜的打印参数下可打印出力学强度良好的双喷头三维支架,熔融PCL与水凝胶共同打印不会影响hASCs的增殖与存活率,纳米羟基磷灰石加入水凝胶中可提高hASCs的体外成骨分化能力.