SCOPUS
SCIE
Topographically Defined, Biodegradable Nanopatterned Patches to Regulate Cell Fate and Acceleration of Bone Regeneration
저자
Lee, Min Suk ; Lee, Dong Hyun ; Jeon, Jin ; Oh, Se Heang ; Yang, Hee Seok
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2018
작성언어
-주제어
등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
38780-38790(11쪽)
제공처
<P>If only allowed to proceed naturally, the bone-healing process can take several weeks, months, or even years depending on the injury size. In terms of bone-healing speed, many studies have been conducted investigating the deliverance of various growth factors of implantable biomaterials to shorten the time for bone regeneration. However, there may be side effects such as nerve pain, infection, or ectopic bone formation. As an alternative method, we focused on biophysical guidance, which provided similar topographical cues to the cellular environment to recruit host cells for bone defect healing. In this study, we hypothesized that aligned nanotopographical features have enhanced osteoblast recruitment, migration, and differentiation without external stimuli. We designed and fabricated a biodegradable poly(lactic-<I>co</I>-glycolic acid) nanopatterned patch using simple solvent casting and capillary force lithography. We confirmed that a biodegradable nanopatterned patch (BNP) accelerated the migration of osteoblasts according to the orientation of the patterned direction. These highly aligned osteoblasts may contribute to in vitro osteogenic differentiation, such as alkaline phosphate activity, mineralization, and calcium deposition, compared to the biodegradable flat patch (BFP). To demonstrate bone defect healing by BNP guidance in vivo, we implanted either whole or bridge BNP on the critical size defect of mouse calvarial (<I>ø</I> 4 mm) or tibia bone (3 × 7 mm<SUP>2</SUP>). Only the BNP-treated group showed faster new bone formation and compact bone regeneration at the calvarial or tibia bone defect area compared to BFP at 4 or 8 weeks. Bridge BNP guided, in particular, the regeneration of new bone formation along the parallel direction of nanopatterned substrates. Here, we show that a BNP with biophysical guidance should be suitable for use in bone tissue regeneration through accelerated migration of the intact host cell.</P>
[FIG OMISSION]</BR>
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