Hierarchical porous ECM scaffolds incorporating GDF-5 fabricated by cryogenic 3D printing to promote articular cartilage regeneration

Wu Jiang; Fu Liwei; Yan Zineng; Yang Yu; Yin Han; Li Pinxue; Yuan Xun; Ding Zhengang; Kang Teng; Tian Zhuang; Liao Zhiyao; Tian Guangzhao; Ning Chao; Li Yuguo; Sui Xiang; Chen Mingxue; Liu Shuyun; Guo Quanyi

doi:10.1186/s40824-023-00349-y

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저자정보: Wu Jiang (Guizhou Medical University) Fu Liwei (Beijing Key Laboratory of Regenerative Medicine in Orthopedics; Key Laboratory of Musculoskeletal Trauma & War Injuries PLA Institute of Orthopedics Chinese PLA General Hospital) Yan Zineng (Guizhou Medical University) Yang Yu (Department of Orthopedics The Second People’s Hospital of Guiyang) Yin Han (Beijing Key Laboratory of Regenerative Medicine in Orthopedics; Key Laboratory of Musculoskeletal Trauma & War Injuries PLA Institute of Orthopedics Chinese PLA General Hospital) Li Pinxue (Beijing Key Laboratory of Regenerative Medicine in Orthopedics; Key Laboratory of Musculoskeletal Trauma) Yuan Xun (Guizhou Medical University) Ding Zhengang (Guizhou Medical University) Kang Teng (Guizhou Medical University) Tian Zhuang (Beijing Key Laboratory of Regenerative Medicine in Orthopedics; Key Laboratory of Musculoskeletal Trauma & War Injuries PLA Institute of Orthopedics Chinese PLA General Hospital) Liao Zhiyao (Beijing Key Laboratory of Regenerative Medicine in Orthopedics; Key Laboratory of Musculoskeletal Trauma & War Injuries PLA Institute of Orthopedics Chinese PLA General Hospital) Tian Guangzhao (Beijing Key Laboratory of Regenerative Medicine in Orthopedics; Key Laboratory of Musculoskeletal Trauma & War Injuries PLA Institute of Orthopedics Chinese PLA General Hospital) Ning Chao (Beijing Key Laboratory of Regenerative Medicine in Orthopedics; Key Laboratory of Musculoskeletal Trauma & War Injuries PLA Institute of Orthopedics Chinese PLA General Hospital) Li Yuguo (Beijing Key Laboratory of Regenerative Medicine in Orthopedics; Key Laboratory of Musculoskeletal Trauma & War Injuries PLA Institute of Orthopedics Chinese PLA General Hospital) Sui Xiang (Beijing Key Laboratory of Regenerative Medicine in Orthopedics; Key Laboratory of Musculoskeletal Trauma & War Injuries PLA Institute of Orthopedics Chinese PLA General Hospital) Chen Mingxue (Beijing Key Laboratory of Regenerative Medicine in Orthopedics; Key Laboratory of Musculoskeletal Trauma & War Injuries PLA Institute of Orthopedics Chinese PLA General Hospital) Liu Shuyun (Beijing Key Laboratory of Regenerative Medicine in Orthopedics; Key Laboratory of Musculoskeletal Trauma & War Injuries PLA Institute of Orthopedics Chinese PLA General Hospital) Guo Quanyi (Guizhou Medical University)

저널정보: 한국생체재료학회 생체재료학회지 생체재료학회지 제27권

발행연도: 2023.3

수록면: 490 - 507 (18page)

DOI: 10.1186/s40824-023-00349-y

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In recent years, there has been significant research progress on in situ articular cartilage (AC) tissue engineering with endogenous stem cells, which uses biological materials or bioactive factors to improve the regeneration microenvironment and recruit more endogenous stem cells from the joint cavity to the defect area to promote cartilage regeneration.In this study, we used ECM alone as a bioink in low-temperature deposition manufacturing (LDM) 3D printing and then successfully fabricated a hierarchical porous ECM scaffold incorporating GDF-5.Comparative in vitro experiments showed that the 7% ECM scaffolds had the best biocompatibility. After the addition of GDF-5 protein, the ECM scaffolds significantly improved bone marrow mesenchymal stem cell (BMSC) migration and chondrogenic differentiation. Most importantly, the in vivo results showed that the ECM/GDF-5 scaffold significantly enhanced in situ cartilage repair.In conclusion, this study reports the construction of a new scaffold based on the concept of in situ regeneration, and we believe that our findings will provide a new treatment strategy for AC defect repair.

#Decellularized cartilage extracellular matrix #Low-temperature deposition manufacturing #Tissue engineering #Articular cartilage regeneration

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Wu Jiang

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