Fibre-based 3D implants from regenerated silk fibroin for intervertebral disc regeneration

由再生丝素蛋白制成的基于纤维的 3D 植入物,用于椎间盘再生

基本信息

项目摘要

The "gold standard" for surgical treatment of intervertebral disc (IVD) associated pain is to perform a spinal fusion of adjacent vertebrae to stabilize segmental instability. Such a fusion in fact may eliminate pain but it do not restore disc function and lead to further degeneration of adjacent vertebrae. Thus, a new silk fibre based flexible 3D structure with adequate structural mechanical stability will be explored, which assures structural integrity of a healthy and native IVD. Therefore, a novel spinning process for solvent-free spinning of fibres from regenerated silk will be investigated. From these fibres a 3D patch will be developed consisting of an isotropic porous net shape nonwoven structure as inner part and joined into a ring-shaped multilayer of anisotropic flat lamellar structures with alternating fibrous orientation of unidirectionally positioned silk fibres generated by tailored fibre placement. Additionally, adequate amounts of growth factors will be used for functionalisation during silk fibre spinning to induce a IVD specific cell response within the 3D patch. Moreover, cells of a IVD specific progenitor cell population will be cultivated on those growth factor functionalised 3D patches and the influence of physiological loading conditions on the cells will be systematically investigated. The results of the project will allow to assess the potential regenerative capacity of complex functionalised 3D structures from silk filaments for regeneration of degenerated IVDs instead of today’s “gold standard” therapy.
手术治疗间盘(IVD)相关疼痛的“金标准”是对相邻椎体进行脊柱融合以稳定节段不稳定性。这种融合术实际上可以消除疼痛,但它不能恢复椎间盘功能,并导致邻近椎体的进一步退化。因此,将探索一种新的基于真丝纤维的柔性3D结构,具有足够的结构机械稳定性,确保健康和自然的IVD的结构完整性。因此,我们将研究一种新的无溶剂纺丝工艺,用于再生蚕丝纤维的纺丝。从这些纤维中将形成一个3D贴片,该贴片由一个各向同性的多孔网状非织造结构作为内部,并连接到一个环形的多层各向异性扁平片层结构中,该结构具有通过量身定制的纤维放置产生的单向定位的真丝纤维的交替纤维取向。此外,在真丝纤维纺丝过程中,将使用足够量的生长因子进行功能化,以在3D贴片中诱导IVD特异性细胞反应。此外,将在这些生长因子功能化的3D贴片上培养特定IVD前体细胞群的细胞,并系统地研究生理负荷条件对细胞的影响。该项目的结果将使我们能够评估由蚕丝细丝制成的复杂的功能化3D结构的潜在再生能力,以再生退化的IVD,而不是今天的“黄金标准”疗法。

项目成果

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