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添加生長因子增強基因可改善生物列印修復骨骼的效果

添加生長因子增強基因可改善生物列印修復骨骼的效果
  • 用兩種生長因子編碼基因生物列印骨骼有助於整合骨細胞並治癒大鼠頭骨的缺陷。 

  • 這些生長因子稱為 pdgf-b(血小板衍生生長因子),可促進細胞增殖和遷移,以及 bmp-2(骨形態發生蛋白),可幫助幹細胞遷移,然後幫助祖細胞轉化為骨。

  • 接受生物列印基因並控制釋放bmp-2 編碼基因的大鼠在六週內看到約40% 的骨組織生成和90% 的骨覆蓋率,而具有相同缺陷的大鼠僅生成10% 的新骨組織和25% 的骨骼覆蓋率,但沒有生物列印基因。

這篇文章發佈在 eurekalert.org 上:

如果有足夠的時間和能量,身體會癒合,但當醫生或工程師幹預時,該過程並不總是按計劃進行,因為控制和促進癒合過程的化學物質缺失。 現在,一個國際工程師團隊正在生物列印骨骼以及兩種生長因子編碼基因,這些基因有助於整合細胞並治癒大鼠頭骨中的缺陷。

「生長因子對於細胞生長至關重要,」工程科學與力學副教授 Ibrahim T. Ozbolat 說。 “我們使用編碼兩種不同生長因子的兩種不同基因。這些生長因子幫助幹細胞遷移到缺損區域,然後幫助祖細胞轉化為骨骼。”

研究人員使用了編碼pdgf-b(促進細胞增殖和遷移的血小板衍生生長因子)的基因,以及編碼bmp-2(骨形態發生蛋白)的基因,該蛋白可改善骨再生。 他們使用生物列印技術傳遞了這兩種基因。

研究人員在期刊中表示:“我們使用基因活化基質中的質粒的受控共傳遞釋放來促進骨修復。” 生物材料.

Ozbolat 和他的團隊將蛋白質的 DNA 嵌入質粒中——可以傳輸遺傳訊息的環狀 DNA 環。 一旦 DNA 進入祖細胞,它就開始產生適當的蛋白質來促進骨骼生長。

在手術過程中,使用與噴墨印表機非常相似的設備將這兩個基因列印到大鼠頭骨上的一個孔上。 混合物的設計目的是在 10 天內大量釋放 pdgf-b 編碼基因,並在五週內持續釋放 bmp-2 編碼基因。 

接受受控釋放bmp-2 編碼基因的生物列印基因的大鼠在六週內看到了約40% 的骨組織生成和90% 的骨覆蓋率,而具有相同缺陷的大鼠則只有10% 的新骨組織和25% 的骨骼覆蓋率,但沒有治療。

「這種方法比簡單地傾倒生長因子要好,」奧茲博拉特說。 「如果我們這樣做,蛋白質的數量是有限的,但如果我們使用基因療法,細胞將繼續產生必要的生長因子。”

與來自賓州州立大學的 ozbolat 一起工作的是 kazim k. moncal,他是一名工程科學和力學專業的研究生。 gregory s. lewis,助理教授,hwabok wee,骨科和復健博士後研究員; kevin p. godzik,生物醫學工程本科生;elias rizk,神經外科副教授。

其他對這項研究做出貢獻的人包括前賓州州立大學博士後研究員 r. seda tigli aydin,現任職於土耳其 bulen ecevit 大學; dong n. heo,賓州州立大學前研究員,現於韓國慶熙大學; 和 timothy m. acri,前研究生研究員,以及愛荷華大學製藥科學 aliasger k. salem、lyle 和 sharon bighley 講座教授兼主席兼教授。

國際種植學團隊、美國國立衛生研究院、國家科學基金會、骨學基金會和土耳其科學技術研究委員會支持了這項工作。



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