3D-Druckgerüste mit Lithium zur Knorpelregeneration

In der Arbeit „Lithium Chloride-Releasing 3D Printed Scaffold for Enhanced Cartilage Regeneration“ experimentieren Forscher der Nanjing Medical University mit beschichteten Gerüsten, um die Zellregeneration bei Patienten voranzutreiben. Die Autoren erkannten die Bedeutung einer solchen Studie aufgrund der Herausforderungen, die häufig bei der Erneuerung des Knorpels nach körperlichen Schäden auftreten.

Während Lithium für die Kontrolle von bipolaren Störungen bekannt ist, haben frühere Untersuchungen gezeigt, dass es die Verminderung der Auswirkungen von Arthritis sowie die Verhinderung des Knorpelabbaus bei Osteoarthritis beeinflussen kann. Hier untersuchten die Forscher die Verwendung von Lithium bei der Herstellung von Poly-E-Caprolacton (PCL) -Gerüsten und verfeinerten diese dann zu einem PCL-PDA-Li-Gerüst.

Sie verglichen sie auch mit PCL-Gerüsten und PCL-PDA-Gerüsten beim 3D-Druck einer Reihe von Proben. Während die reinen PCL-Gerüste weiß waren (wie in der normalen Farbe von PCL), waren PCL-PDA- und PCL-PDA-Li-Gerüste dunkelbraun, nachdem die Forscher die PDA-Beschichtung aufgetragen hatten. Die Zugabe von Lithium veränderte die Färbung im Gerüst überhaupt nicht. Alle drei Gerüste waren glatt, es gab jedoch Unterschiede bei den PCL-PDA-Gerüsten mit kleinen Körnern und LiCl-Kristallen, die an den Körnern in den PCL-PDA-Li-Gerüsten hafteten.

Die Forscher stellten fest, dass hydrophile Gerüste wie PCL-PDA- und PCL-PDA-Li-Gerüste eine bessere Haftung von Zellen gewährleisten können. Es gab keine offensichtlichen Unterschiede zwischen den Proben in den mechanischen Eigenschaften innerhalb dieser Forschungsstudie. Letztendlich stellten die Forscher jedoch fest, dass dem Lithium immer noch der gewünschte Effekt für das Gerüst und die daraus resultierende Geweberegeneration fehlt.

“Eine Verbesserung der Gerüste ist erforderlich, um ein besseres Umfeld für die Chondrogenese zu schaffen”, erklärten die Forscher. „Aufgrund des geringen Expansionsvermögens sind Chondrozyten keine ideale Wahl für das Knorpel-Tissue-Engineering. BMSCs haben ein außergewöhnliches Potenzial für Proliferation und multipotentielle Differenzierung, einschließlich Chondrogenese, und können leicht von Knochenmark geerntet werden.“

Insgesamt stellten die Forscher beim Vergleich aller Proben fest, dass PCL die beste Festigkeit und biologische Abbaubarkeit aufweist und sich daher besser für Gerüste eignet.

„Wir haben erfolgreich PCL-PDA-Li-Gerüste im 3D-Druck nach einer einfachen 2-Schritt-Methode synthetisiert. Die PDA-Beschichtung und die LiCl-Abscheidung verbessern die Oberflächenhydrophilie, ohne die mechanische Festigkeit zu beeinträchtigen. In-vitro-Experimente zeigten, dass PCL-PDA-Li-Gerüste eine bessere Chondrozytenadhäsion und Knorpelmatrixablagerung fördern. Unsere Ergebnisse zeigen eine bessere Methode für die Lithiumverabreichung und bieten ein vielversprechendes Gerüst für das Knorpel-Tissue-Engineering“, schlussfolgerten die Forscher.