Efek Sinergis dari Perancah Bionik Multifungsi Baru dan Stimulasi Listrik Meningkatkan Regenerasi Jaringan Tulang

ABSTRAK
Stimulasi listrik (ES) dapat secara efektif mengatur perilaku sel dan mendorong regenerasi jaringan tulang, dan biomaterial konduktif dapat lebih meningkatkan efek ini dengan meningkatkan konduksi sinyal listrik antar sel. Dalam penelitian ini, poli(laktat-ko-asam glikolat) (PLGA) dan poli(l-laktida)-anilin pentamer triblok kopolimer (PAP) digunakan sebagai bahan baku untuk menyiapkan perancah bionik konduktif (PLGA/PAP). Selanjutnya, peptida mimetik protein morfogenetik tulang 2 yang mengandung tag DOPA (DBMP2MP) dimuat pada permukaan perancah. Perancah yang disiapkan (DBMP2MP@PLGA/PAP) memiliki porositas 79,17% dan struktur berpori yang mirip dengan tulang kanselus alami. Setelah PAP ditambahkan, kekuatan mekanis dan konduktivitas listrik perancah meningkat menjadi 2,79 ± 0,1 kPa dan 1,29 ± 0,023 × 10−6 s/cm. Penambahan DBMP2MP secara signifikan meningkatkan sifat hidrofilisitas bahan perancah, dan sudut kontak bahan perancah menurun dari 102,45 ± 7,67° menjadi 30,36 ± 5,25°. Pada saat yang sama, kemampuan ikatan permukaan perancah dan DBMP2MP meningkat dua kali lipat dibandingkan dengan BMP2 komersial. Polipeptida DBMP2MP dapat mengikat permukaan perancah dan menunjukkan efek biologis yang tahan lama. Percobaan sel in vitro mengungkapkan bahwa perancah DBMP2MP@PLGA/PAP dapat secara signifikan meningkatkan proliferasi dan adhesi sel MC3T3-E1 dan bahwa kombinasi DBMP2MP@PLGA/PAP dengan ES terpulsa dapat secara sinergis menginduksi mineralisasi sel dan diferensiasi osteogenik. Hasil percobaan cacat radius kelinci mengungkapkan bahwa pencangkokan perancah DBMP2MP@PLGA/PAP di lokasi cacat secara signifikan meningkatkan pembentukan tulang baru dan serat kolagen. Ketika perancah DBMP2MP@PLGA/PAP dikombinasikan dengan ES, laju regenerasi jaringan tulang semakin meningkat, dan jaringan kolagen bayi baru lahir mendekati kolagen tulang normal. Oleh karena itu, perancah bionik dengan aktivitas listrik dan biologis yang sangat baik ini menunjukkan potensi yang cukup besar di bidang perbaikan cacat tulang.