انتقال کنترل شده فاکتورهای رشد متعدد از داربست های مهندسی شده بافت استخوان بواسطه طراحی میل ترکیبی

مشخص شده است که رگ زایی نقش مهمی در بازسازی استخوان ایفا می کند و انتشار عوامل رشد رگ زا و استخوان زا می تواند تشکیل استخوان را افزایش دهد. عوامل رشد چند نقش کلیدی را درفرآیندهایی که منجر به تشکیل / بازسازی بافت در طول تکوین و ترمیم طبیعی بافت می شوند بازی می کنند. بنابراین، درمان هایی با هدف تقلید بازسازی بافت می تواند از عوامل رشد توام بهره مند شوند و نیاز به روش های کلینیکی ساده برای آزاد سازی فاکتورهای رشد دوگانه همچنان وجود دارد. ما فرض کردیم که پوشش های معدنی می توانند به عنوان یک الگو برای الحاق کنترل شده و آزاد سازی فاکتورهای رشد مختلف استفاده شوند . به طور خاص، داربست هایی با پوشش مواد معدنی توسط محلول هایی از فاکتور رشد متعدد پوشش داده شد، و اتصال و آزاد سازی عوامل رشد توسط میل ترکیبی اتصال مواد معدنی با فاکتورهای رشد کنترل شد. داربست های بتا تری کلسیم فسفات ( β - TCP ) با استفاده از تکنیک های ساخت فرم جامد-آزاد غیرمستقیم ساخته شد و با یک لایه مواد معدنی منسجم نازک پوشش داده شد. داربست های β - TCP با پوشش مواد معدنی به ترتیب در فاکتوررشد اندوتلیال عروقی نوترکیب انسانی ( rhVEGF ) و یک پپتید ریخت زای استخوان ، یک نسخه متصل به مواد معدنی پروتئین ریخت زای استخوان 2 ( BMP2 ) غوطه ور شد و به محلول ها فرصت الحاق هر یک از عوامل رشد داده شد. پروفایل آزادسازی توأم ، انتشارپایدارهر دو عامل رشد را در طی بیش از 60 روز نشان داد . داربست های آزادکننده rhVEGF تنها و یا ترکیبی از دوعامل رشد افزایشی را  در رشد رگ های خونی به صورت وابسته به دوز در یک مدل پیوند درون عضلانی گوسفند نشان داد. این روش نشان دهنده یک روش " طراحی موازنه ای " است که در آن حامل های بیولوژیک قابل کنترل به داخل ساختارداربست به شکل یک پوشش سطحی نازک ترکیب می شوند.

Tissue Eng Part A. 2013 Dec 18. [Epub ahead of print]

Controlled Multiple Growth Factor Delivery from Bone Tissue Engineering Scaffolds Via Designed Affinity.

Suárez-González D, Lee JS, Diggs A, Lu Y, Nemke B, Markel M, Hollister SJ, Murphy WL.

Author information

• 1 Department of Surgery, School of Medicine and Public Health, University of Wisconsin-Madison , Madison, Wisconsin.

Abstract

It is known that angiogenesis plays an important role in bone regeneration and that release of angiogenic and osteogenic growth factors can enhance bone formation. Multiple growth factors play key roles in processes that lead to tissue formation/regeneration during natural tissue development and repair. Therefore, treatments aiming to mimic tissue regeneration can benefit from multiple growth factor release, and there remains a need for simple clinically relevant approaches for dual growth factor release. We hypothesized that mineral coatings could be used as a platform for controlled incorporation and release of multiple growth factors. Specifically, mineral-coated scaffolds were "dip coated" in multiple growth factor solutions, and growth factor binding and release were dictated by the growth factor-mineral binding affinity. Beta tricalcium phosphate (β-TCP) scaffolds were fabricated using indirect solid-free form fabrication techniques and coated with a thin conformal mineral layer. Mineral-coated β-TCP scaffolds were sequentially dipped in recombinant human vascular endothelial growth factor (rhVEGF) and a modular bone morphogenetic peptide, a mineral-binding version of bone morphogenetic protein 2 (BMP2), solutions to allow for the incorporation of each growth factor. The dual release profile showed sustained release of both growth factors for over more than 60 days. Scaffolds releasing either rhVEGF alone or the combination of growth factors showed an increase in blood vessel ingrowth in a dose-dependent manner in a sheep intramuscular implantation model. This approach demonstrates a "modular design" approach, in which a controllable biologics carrier is integrated into a structural scaffold as a thin surface coating.

PMID: 24350567