A Composite Lactide-Mineral 3D-Printed Scaffold for Bone Repair and Regeneration
Notice bibliographique
Résumé
Orthopedic tumor resection, trauma, or degenerative disease surgeries can result in large bone defects and often require bone grafting. However, standard autologous bone grafting has been associated with donor site morbidity and/or limited quantity. As an alternate, allografts with or without metallic or polyether-etherketone have been used as grafting substitutes. However, these may have drawbacks as well, including stress shielding, pseudarthrosis, disease-transmission, and infection. There is therefore a need for alternative bone substitutes, such as the use of mechanically compliant three-dimensional (3D)-printed scaffolds. Several off-the-shelf materials are available for low-cost fused deposition 3D printing such as polylactic acid (PLA) and polycaprolactone (PCL). We have previously described the feasibility of 3D-printed PLA scaffolds to support cell activity and extracellular matrix deposition. In this study, we investigate two medical-grade filaments consistent with specifications found in American Society for Testing and Materials (ASTM) standard for semi-crystalline polylactide polymers for surgical implants, a pure polymer (100M) and a copolymeric material (7415) for their cytocompatibility and suitability in bone tissue engineering. Moreover, we assessed the impact on osteo-inductive properties with the addition of beta-tricalcium phosphate (β-TCP) minerals and assessed their mechanical properties. 100M and 7415 scaffolds with the additive β-TCP demonstrated superior mesenchymal stem cells (MSCs) differentiation detectedviaincreased alkaline phosphatase activity (6-fold and 1.5-fold, respectively) and mineralized matrix deposition (14-fold and 5-fold, respectively)in vitro. Furthermore, we evaluatedin vivocompatibility, biosafety and bone repair potential in a rat femur window defect model. 100M+β-TCPimplants displayed a positive biosafety profile and showed significantly enhanced new bone formation compared to 100M implants evidenced by μCT (39 versus 25% bone volume/tissue volume ratio) and histological analysis 6 weeks post-implantation. These scaffolds are encouraging composite biomaterials for repairing bone applications with a great potential for clinical translation. Further analyses are required with appropriate evaluation in a larger critical-sized defect animal model with long-term follow-up.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».