Page 135 - Development of Functional Scaffolds for Bone Tissue Engineering Using 3D-Bioprinting of Cells and Biomaterials - Yasaman Zamani

van de kaak door eindige-elementenmodellering om de mechanische eigenschappen van 3D- geprinte PCL-scaffolds dienovereenkomstig aan te passen. Onze modellering resultaten toonden aan dat tijdens het openen van de kaak de hoogste kracht die op de symfyse lijn wordt opgewekt, een transversale compressiekracht is die van boven naar beneden afneemt, terwijl een kleine trekkracht alleen naar de onderste delen van de symfyse wordt opgewekt. Daarom hebben we gradiëntscaffolds ontworpen met een afnemende grootte van de leegte van boven naar beneden om graduele druksterkte in de scaffold te bereiken. Het afzonderlijk meten van de druksterkte in de bovenste en de onderste helft van de gradiëntscaffolds bevestigde dat de gradiëntscaffolds in de bovenste helft een hogere druksterkte hebben in vergelijking met de onderste helft, wat overeenkomt met de voorspelde krachten die bij de symfyse worden opgewekt. We toonden ook aan dat de 3D-geprinte PCL-scaffolds een hogere druksterkte hebben in de scaffold laag-voor- laag bouwrichting vergeleken met de richting loodrecht op de bouwrichting (zijrichting). Ons resultaat geeft aan dat de directionaliteit van 3D-geprinte PCL-scaffolds op basis van smeltextrusie van groot belang is en dat hiermee rekening moet worden gehouden bij het ontwerpproces en bij het plaatsen van de scaffold op de plaats van het defect.
De interne architectuur van de scaffold bepaalt rechtstreeks de cellulaire micro-omgeving. Scaffoldarchitectuur kan celgroei, signalering en osteogene differentiatie beïnvloeden. Scaffolds die zijn vervaardigd met conventionele methoden zoals oplosmiddelgieten-porogene uitloging hebben een willekeurige poreuze interne structuur, terwijl scaffolds die zijn vervaardigd met AM- technieken zoals 3D-printen, een geordende interne structuur hebben die bestaat uit stutten van het scaffoldmateriaal. In Hoofdstuk 4 werden proliferatie, matrixafzetting en differentiatie van MC3T3-E1 pre-osteoblasten in poreuze of 3D-geprinte poly (lactic-co-glycolic) zuur/β- tricalciumfosfaat (PLGA/β-TCP) -scaffolds onderzocht. Onze gegevens tonen aan dat de poreuze en 3D-geprinte scaffolds de proliferatie en matrixafzetting van pre-osteoblasten even goed ondersteunen, terwijl alleen de 3D-geprinte scaffolds verbeterde mechanische eigenschappen en osteogeen differentiatiepotentieel in vitro vertonen. Dit suggereert dat de 3D-geprinte PLGA/β- TCP-scaffolds mogelijk veelbelovender zijn voor in vivo botvorming dan de poreuze PLGA/β- TCP-scaffolds.
Effectieve incorporatie van cellen in 3D-scaffolds blijft een uitdaging. Conventioneel zaaien van cellen kan resulteren in een inhomogene verdeling van cellen in de scaffold en een laag zaai-rendement. Met de verdere ontwikkeling van de 3D-printtechnologie is het nu mogelijk om cellen die zijn ingekapseld in een hydrogel of "cel-inkt" gelijktijdig af te drukken met het scaffoldmateriaal dat "3D-bioprinting" wordt genoemd. Sommige celfuncties kunnen echter worden beïnvloed door de eigenschappen van de hydrogel. Bovendien kunnen cellen tijdens het
133