力学的に最適化された生体模倣ハイブリッド足場–幹細胞複合体の開発による機能的な腱再生と力学的完全性の回復

• ポリリン酸(polyP)を組み込んだシルクフィブロイン/ポリカプロラクトン複合ナノファイバースキャフォールドをエレクトロスピニングにより作製し、腱再生効果を評価した
• ラットのアキレス腱損傷モデルを用いたin vivo実験で、polyP-SF/PCL群は初期段階の炎症を軽減し、後期段階の縦方向配列コラーゲン沈着を増加させた

• ヒトiPS細胞から腱節期への段階的分化プロトコルが確立された
• Wnt阻害剤の追加により神経オフターゲット細胞の除去と腱節誘導効率の向上が確認された

外傷性骨欠損は、骨欠損が大きいこと、血管新生が損なわれていること、軟部組織損傷が重度であること、高い機械的負荷、汚染やバイオフィルム関連感染のリスクが高いことなどが組み合わさるため、再建形成整形外科における大きな課題となっている。本レビューは、外傷性骨欠損修復のための生体材料に関する、臨床的アプローチとメカニズムに基づいた概観を提供する。生体材料の使用を、損傷制御、創傷処置、確実な再建、長期的なリモデリングといった段階的な臨床経路の中に位置づけ、主要な材料介入点を定義する。外傷に対応した生体材料の主要な設計要件、すなわち、構造レベルでの機械的信頼性、再生に合わせた分解性、血管新生と骨形成のサ…

• PLA(ポリ乳酸)に生体活性ガラス(BG)粒子を複合し、3Dプリント可能なフィラメントを作成、45S5・S53P4・45S5_MS・S53P4_MSの4組成を評価した。
• BG添加は脆性を増し圧縮強度を低下させたが、引張特性は純粋PLAと同等だった。
• アルカリ表面処理により親水性を改善し、細胞接着・増殖を促進した。

• マトリゲルは40年間、幹細胞増殖・オルガノイド生成・疾患モデリングの標準的なエンジニアリングインターフェースだったが、組成の不明瞭さによりロット間変動、異種由来、力学特性の独立調整不能という欠点を抱える。
• 過去10年で、経験的な生物由来インターフェースから、合成ポリエチレングリコールネットワーク、化学的に定義された組換えタンパク質基質、調整可能な天然生体高分子、脱細胞化ECM、階層的マルチスケール制御を可能にする機能性ナノマテリアルへ移行した。
• 設計変数として物理化学的特性、リガンドの同一性と密度、分解性、弾性率、粘弾性、ナノスケールトポロジーを意図的に特定し、細胞運命・組織形態形成・臓器レベル機能への変換メカニズムを整理した。