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根管治疗是治疗由感染性疾病或外伤引起的牙髓不可逆损伤的常见方法。这样一个程序有一个失败率10-20%的标志,发生感染,危及牙齿保护。因此,几年来,牙髓疾病的治疗模式趋向于一种更保守的方法。牙髓切除术后牙髓再生的新程序包括细胞归巢策略。它涉及宿主内源性干细胞的募集和激活。

为了满足这种无细胞方法,研究者需要设计一个相关的支架来支持细胞从牙根管周围组织迁移。首先制造了一种由电纺聚乳酸纳米纤维和带有单宁酸(TA)微粒的电喷雾聚己内酯制成的复合膜,该膜模拟了细胞外基质的结构。在将膜以3D锥形支架的形式滚动并随后涂上明胶后,它可以直接插入根管。构建体的多孔形态通过不同长度尺度的SEM进行表征。结果表明,在37°C的PBS中2天后,TA从3D锥形支架中释放出来。

首先通过在涂有或未涂有明胶的平面膜上接种人牙髓干细胞(DPSC)来比较表面来评估生物相容性研究。24小时后,结果强调明胶涂层增加了膜的生物相容性和细胞活力。在两个膜表面观察到类似的DPSC形态和增殖。DPSCs在锥形支架上的培养显示出在整个锥形体积中的细胞定植,证明锥形支架的结构适合细胞迁移。相关研究成果以“HighlyStructured3DElectrospunConicalScaffold:AToolforDentalPulpRegeneration”为题目发表在期刊《ACSBiomaterialsScienceEngineering》上。

图1.使用3D打印图案收集器通过ETAD获得的结构化PLA/PCL-TA膜的SEM图片。(A)膜的整体视图。(B)图案收集器的照片,显示规则分布的突起,(C)纤维直径分布图,(D)由缠绕在一起的PLA纤维和PCL-TA微粒组成的厚节点,位于区域1的收集器突起上,(E)区域2中具有低密度随机组织的PLA纳米纤维的薄多孔区域,以及(F)连接区域3中节点的对齐PLA纤维。

图2.3D锥形支架的表征。(A)用Keyence数码显微镜拍摄的锥体图像,(B)填充准备好的根管的锥体的射线照片,(C)用明胶覆盖纤维涂覆后的锥体表面的SEM图像,(D)SEM圆锥体横截面的图像。

图3.锥体退化。在(A)1天、(B)7天、(C)15天和(D)在37°C下浸入1mLPBS中天后锥体横截面的SEM显微照片。

图4.DPSCs的形态。(A)1天和(B)7天后在PLA/PCL-TA膜上培养的DPSC的SEM图像。(C)1天和(D)7天后,在G

PLA/PCL-TA膜上培养的DPSC的SEM图像。

图5.DPSCs在(A)14天和(B)28天后通过五个PLA/PCL-TA膜的堆叠迁移。共聚焦显微照片显示了来自4μmZ堆叠图像的膜堆叠的3D重建。DPSC细胞核被DAPI染成蓝色,PLA纤维被尼罗红染成蓝色。

图6.锥体的正面切割显示(A)7天、(B)14天、(C)21天和(D)28天培养后的DPSC分散。共聚焦显微照片显示DPSC核被DAPI染成蓝色,而PLA纤维被尼罗红染成蓝色。

总结:

本研究的重点是制造专用于再生牙髓的3D多孔锥形支架。锥体设计用于填充准备好的根管,以用于血运重建手术中的潜在用途。该锥体由结构良好的电纺PLA纳米纤维和电喷涂PCL/TA颗粒的复合膜制成。锥体涂有明胶,以增强其完整性,以促进其插入根管,同时增强DPSC生物相容性。锥体的控制良好、高度多孔的结构有利于DPSCs在其整个结构内的浸润和定植。这种3D锥形支架是一个原型,适用于组织工程,并适应其未来在牙髓病学中的潜在用途。

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