磁性酸化鉄/ポリドパミンコーティングは、TGFβ-スマッズ経路をUpregulatingすることにより、静的磁場を持つ3Dプリント多孔質チタン足場の骨形成を改善することができます

A Magnetic Iron Oxide/Polydopamine Coating Can Improve Osteogenesis of 3D-Printed Porous Titanium Scaffolds with a Static Magnetic Field by Upregulating the TGFβ-Smads Pathway.

• Zhenfei Huang
• Yu He
• Xiao Chang
• Jieying Liu
• Lingjia Yu
• Yuanhao Wu
• Yaqian Li
• Jingjing Tian
• Lin Kang
• Di Wu
• Hai Wang
• Zhihong Wu
• Guixing Qiu

抄録

3Dプリント多孔質チタン-アルミニウム-バナジウム(Ti6Al4V, pTi)足場は、大きな骨欠損部の再建、特に荷重を受ける部位の再建に良い選択肢を提供しています。しかし、骨形成が悪いため、臨床での適用は制限されている。本研究では、3DプリントされたpTi足場の表面にFe Oナノ粒子とポリドパミン（PDA）を共蒸着することにより、新しい磁気コーティングを作製し、in vitroではhBMSCsの細胞接着、増殖、骨形成分化を促進し、in vivoではウサギ大腿骨欠損部の新たな骨形成を静磁場（SMF）の有無にかかわらず促進することに成功しました。さらに、プロテオミクス解析の結果、SMFを用いた磁性Fe O /PDAコーティングの骨形成効果の向上は、TGFβ-Smadsシグナル伝達経路のアップレギュレーションに関係していることが明らかになった。以上のことから、本研究は、3Dプリントした多孔質pTi足場の骨形成を改善するための簡単なプロトコールを提供するものであり、臨床応用の一助となるものであると考えています。

3D-printed porous titanium-aluminum-vanadium (Ti6Al4V, pTi) scaffolds offer surgeons a good option for the reconstruction of large bone defects, especially at the load-bearing sites. However, poor osteogenesis limits its application in clinic. In this study, a new magnetic coating is successfully fabricated by codepositing of Fe O nanoparticles and polydopamine (PDA) on the surface of 3D-printed pTi scaffolds, which enhances cell attachment, proliferation, and osteogenic differentiation of hBMSCs in vitro and new bone formation of rabbit femoral bone defects in vivo with/without a static magnetic field (SMF). Furthermore, through proteomic analysis, the enhanced osteogenic effect of the magnetic Fe O /PDA coating with the SMF is found to be related to upregulate the TGFβ-Smads signaling pathway. Therefore, this work provides a simple protocol to improve the osteogenesis of 3D-printed porous pTi scaffolds, which will help their application in clinic.

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