Impacto del Tamaño de Partícula y la Temperatura de Sinterización en Andamios de Estructura Gyroid de Fosfato de Calcio para la Ingeniería de Tejidos Óseos
Autores: Aspera-Werz, Romina Haydeé; Chen, Guanqiao; Schilonka, Lea; Bouakaz, Islam; Bronne, Catherine; Cobraiville, Elisabeth; Nolens, Grégory; Nussler, Andreas
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Impacto del Tamaño de Partícula y la Temperatura de Sinterización en Andamios de Estructura Gyroid de Fosfato de Calcio para la Ingeniería de Tejidos Óseos
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales para aplicaciones biomédicas
Palabras clave
Composición química
Estructura
Biomateriales sintéticos impresos en 3D
Tamaño de partícula
Temperatura de sinterización
Andamios de fosfato de calcio en forma de giroides
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
Debido a la composición química y estructura del tejido objetivo, el injerto óseo autólogo sigue siendo el estándar de oro para aplicaciones ortopédicas en todo el mundo. Sin embargo, los avances continuos en materiales de injerto alternativos muestran que los biomateriales sintéticos impresos en 3D ofrecen muchas ventajas. Por ejemplo, proporcionan alta disponibilidad, tienen pocas limitaciones clínicas y pueden diseñarse con una composición química y estructura comparables al tejido objetivo. Este estudio tuvo como objetivo comparar las influencias del tamaño de partícula y la temperatura de sinterización en las propiedades mecánicas y la biocompatibilidad de andamios de fosfato de calcio (CaP) en forma de giroscopio. Los andamios de CaP en forma de giroscopio se fabricaron mediante impresión 3D utilizando polvos con la misma composición química pero diferentes tamaños de partícula y temperaturas de sinterización. La caracterización fisicoquímica de los andamios se realizó utilizando difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido y análisis de microtomografía. La línea celular inmortalizada de células madre mesenquimatosas humanas SCP-1 (células similares a osteoblastos) y células similares a osteoclastos (células THP-1) se sembraron en los andamios como monocultivos o cultivos conjuntos. Se evaluaron la adhesión de células óseas, el número de células vivas y la funcionalidad en diferentes momentos durante un período de 21 días. Se observaron mejoras en las propiedades mecánicas para los andamios fabricados con polvo de distribución de tamaño de partícula estrecha. El análisis fisicoquímico mostró que la microestructura variaba con la temperatura de sinterización y que una distribución de tamaño de partícula estrecha resultaba en microporos más pequeños y una superficie más lisa. Se observaron células viables similares a osteoblastos y osteoclastos para todos los andamios probados, pero los andamios producidos con una distribución de tamaño de partícula más pequeña mostraron menos adhesión de células similares a osteoblastos. Curiosamente, se observó una baja adhesión de células similares a osteoclastos para todos los andamios independientemente de la rugosidad de la superficie. Aunque la adhesión de células óseas fue menor en los andamios hechos con polvo que contenía tamaños de partícula más pequeños, la función a largo plazo de las células similares a osteoblastos y osteoclastos fue superior en los andamios con propiedades mecánicas mejoradas.
Descripción
Debido a la composición química y estructura del tejido objetivo, el injerto óseo autólogo sigue siendo el estándar de oro para aplicaciones ortopédicas en todo el mundo. Sin embargo, los avances continuos en materiales de injerto alternativos muestran que los biomateriales sintéticos impresos en 3D ofrecen muchas ventajas. Por ejemplo, proporcionan alta disponibilidad, tienen pocas limitaciones clínicas y pueden diseñarse con una composición química y estructura comparables al tejido objetivo. Este estudio tuvo como objetivo comparar las influencias del tamaño de partícula y la temperatura de sinterización en las propiedades mecánicas y la biocompatibilidad de andamios de fosfato de calcio (CaP) en forma de giroscopio. Los andamios de CaP en forma de giroscopio se fabricaron mediante impresión 3D utilizando polvos con la misma composición química pero diferentes tamaños de partícula y temperaturas de sinterización. La caracterización fisicoquímica de los andamios se realizó utilizando difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido y análisis de microtomografía. La línea celular inmortalizada de células madre mesenquimatosas humanas SCP-1 (células similares a osteoblastos) y células similares a osteoclastos (células THP-1) se sembraron en los andamios como monocultivos o cultivos conjuntos. Se evaluaron la adhesión de células óseas, el número de células vivas y la funcionalidad en diferentes momentos durante un período de 21 días. Se observaron mejoras en las propiedades mecánicas para los andamios fabricados con polvo de distribución de tamaño de partícula estrecha. El análisis fisicoquímico mostró que la microestructura variaba con la temperatura de sinterización y que una distribución de tamaño de partícula estrecha resultaba en microporos más pequeños y una superficie más lisa. Se observaron células viables similares a osteoblastos y osteoclastos para todos los andamios probados, pero los andamios producidos con una distribución de tamaño de partícula más pequeña mostraron menos adhesión de células similares a osteoblastos. Curiosamente, se observó una baja adhesión de células similares a osteoclastos para todos los andamios independientemente de la rugosidad de la superficie. Aunque la adhesión de células óseas fue menor en los andamios hechos con polvo que contenía tamaños de partícula más pequeños, la función a largo plazo de las células similares a osteoblastos y osteoclastos fue superior en los andamios con propiedades mecánicas mejoradas.