Onderzoekers ontwikkelen piëzokatalytisch geïnduceerde controleerbare mineralisatiesteiger met botachtige micro-omgeving

Geïnspireerd door de natuur ontwikkelden de onderzoekers een piëzokatalytisch geïnduceerde gecontroleerde mineralisatiestrategie met behulp van piëzo-elektrische polymeer poly-L-melkzuur (PLLA) vezels met geordende micro-nanostructuren om biomimetische weefselmanipulatiesteigers te maken met een botachtige micro-omgeving (pcm-PLLA) , waarin PLLA-gemedieerde piëzo-elektrische katalyse de in-situ polymerisatie van dopamine bevorderde en vervolgens de controleerbare groei van hydroxyapatietkristallen op het vezeloppervlak reguleerde.

Hun studie is gepubliceerd in het journaal Wetenschapsbulletin.

PLLA-vezels waren, als analogen van gemineraliseerde collageenvezels, op een georiënteerde manier gerangschikt en vormden uiteindelijk een botachtige onderling verbonden poriënstructuur; bovendien boden ze ook botachtige piëzo-elektrische eigenschappen. De HA-nanokristallen van uniforme grootte, gevormd door gecontroleerde mineralisatie, zorgden voor een botachtige mechanische sterkte en chemische omgeving.

Het pcm-PLLA-scaffold zou snel endogene stamcellen kunnen rekruteren en hun osteogene differentiatie kunnen bevorderen door calciumkanalen in het celmembraan en PI3K-signaleringsroutes te activeren via op ultrageluid reagerende piëzo-elektrische signalen. Bovendien zorgde de scaffold ook voor een geschikte micro-omgeving om de polarisatie en angiogenese van macrofaag M2 te bevorderen, waardoor de botregeneratie bij schedeldefecten van ratten werd verbeterd.

De voorgestelde veelzijdige bionische natuurlijke botstrategie biedt een nieuw idee voor de ontwikkeling van botweefselmanipulatiesteigers.

Het onderzoeksteam werd geleid door Dr. Zhou Li (Beijing Instituut voor Nano-energie en Nanosystemen, Chinese Academie van Wetenschappen) en Chunying Chen (Nationaal Centrum voor Nanowetenschappen en Technologie).