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학술저널
저자정보
Lou Tengfei (Orthopaedic Department Shanghai Sixth People’s Hospital) Chen Kai (Key Laboratory for Ultrafne Materials of Ministry of Education and School of Materials Science and Engineering East China University of Science and Technology) Luo Qiyu (Orthopaedic Department Shanghai Sixth People’s Hospital) Liu Changsheng (Key Laboratory for Ultrafne Materials of Ministry of Education and School of Materials Science and Engineering East China University of Science and Technology) Yuan Yuan (Key Laboratory for Ultrafne Materials of Ministry of Education and School of Materials Science and Engineering East China University of Science and Technology) Fan Cunyi (Orthopaedic Department Shanghai Sixth People’s Hospital)
저널정보
한국생체재료학회 생체재료학회지 생체재료학회지 제27권
발행연도
2023.3
수록면
333 - 354 (22page)
DOI
10.1186/s40824-022-00330-1

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Distraction osteogenesis (DO) is an efficacious but lengthy procedure to reconstruct segmental bone defects under the principle of tension-stress, during which the periosteum-mediated mechanical stimulation plays a pivotal role. Inspired by the dynamic process of DO and the mechanical stimulation of periosteum, a new design of bionic periosteum was developed to simulate the mechanical transduction of natural periosteum for the application in DO procedure.In this study, an injectable organic-inorganic hybrid hydrogel was developed based on a novel combination of the PEGylated poly (glycerol sebacate) (PEGS) polymer network and in situ formed CaP nanoparticles (ICPNs). Rat bone marrow mesenchymal stem cells (rBMSCs) and human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) were cultured and tested in vitro to evaluate biocompatibility, cell adhesion, proliferation, and pro-osteogenic and pro-angiogenic activity. In vivo experiments were conducted in the rat tibial model of distraction osteogenesis.The developed nanocomposite hydrogels exhibited excellent injectability, robust bone adhesion, superior stretchability, and enhanced osteogenic activity. The results of in vitro and in vivo studies showed that PEGS/ICPN hydrogels could promote new bone formation and mineralization during the dynamic distraction process through the synergistic effects of angiogenesis and osteogenesis.This periosteum-inspired nanocomposite hydrogel represents a mechanobiology approach for effectively restoring large bone defects through the dynamic DO process.
#In situ precipitated CaP nanoparticles #Nanocomposite hydrogels #Bone adhesion #Stretchability #Dynamic distraction osteogenesis #Mechanical stimulation

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