根管治疗是治疗由感染性疾病或外伤引起的牙髓不可逆损伤的常见方法。这样一个程序有一个失败率10 - 20%的标志，发生感染，危及牙齿保护。因此，几年来，牙髓疾病的治疗模式趋向于一种更保守的方法。牙髓切除术后牙髓再生的新程序包括细胞归巢策略。它涉及宿主内源性干细胞的募集和激活。

为了满足这种无细胞方法，研究者需要设计一个相关的支架来支持细胞从牙根管周围组织迁移。首先制造了一种由电纺聚乳酸纳米纤维和带有单宁酸 (TA) 微粒的电喷雾聚己内酯制成的复合膜，该膜模拟了细胞外基质的结构。在将膜以 3D 锥形支架的形式滚动并随后涂上明胶后，它可以直接插入根管。构建体的多孔形态通过不同长度尺度的 SEM 进行表征。结果表明，在 37°C 的 PBS 中 2 天后，TA 从 3D 锥形支架中释放出来。

首先通过在涂有或未涂有明胶的平面膜上接种人牙髓干细胞 (DPSC) 来比较表面来评估生物相容性研究。24 小时后，结果强调明胶涂层增加了膜的生物相容性和细胞活力。在两个膜表面观察到类似的 DPSC 形态和增殖。 DPSCs 在锥形支架上的培养显示出在整个锥形体积中的细胞定植, 证明锥形支架的结构适合细胞迁移。相关研究成果以“Highly Structured 3D Electrospun Conical Scaffold: A Tool for Dental Pulp Regeneration”为题目发表在期刊《ACS Biomaterials Science & Engineering》上。

图 1. 使用 3D 打印图案收集器通过 ETAD 获得的结构化 PLA/PCL-TA 膜的 SEM 图片。 (A) 膜的整体视图。(B) 图案收集器的照片，显示规则分布的突起，(C) 纤维直径分布图，(D) 由缠绕在一起的 PLA 纤维和 PCL-TA 微粒组成的厚节点，位于区域 1 的收集器突起上，(E) 区域 2 中具有低密度随机组织的 PLA 纳米纤维的薄多孔区域，以及（F）连接区域 3 中节点的对齐 PLA 纤维。

图 2. 3D 锥形支架的表征。(A) 用 Keyence 数码显微镜拍摄的锥体图像，(B) 填充准备好的根管的锥体的射线照片，(C) 用明胶覆盖纤维涂覆后的锥体表面的 SEM 图像，(D) SEM 圆锥体横截面的图像。

图 3. 锥体退化。 在 (A) 1 天、(B) 7 天、(C) 15 天和 (D) 在 37°C 下浸入 1 mL PBS 中 120 天后锥体横截面的 SEM 显微照片。

图 4. DPSCs 的形态。(A) 1 天和 (B) 7 天后在 PLA/PCL-TA 膜上培养的 DPSC 的 SEM 图像。 (C) 1 天和 (D) 7 天后，在 G@PLA/PCL-TA 膜上培养的 DPSC 的 SEM 图像。

图 5. DPSCs 在 (A) 14 天和 (B) 28 天后通过五个 PLA/PCL-TA 膜的堆叠迁移。共聚焦显微照片显示了来自 4 μm Z 堆叠图像的膜堆叠的 3D 重建。DPSC 细胞核被 DAPI 染成蓝色，PLA 纤维被尼罗红染成蓝色。

图 6. 锥体的正面切割显示 (A) 7 天、(B) 14 天、(C) 21 天和 (D) 28 天培养后的 DPSC 分散。 共聚焦显微照片显示 DPSC 核被 DAPI 染成蓝色，而 PLA 纤维被尼罗红染成蓝色。

总结：

本研究的重点是制造专用于再生牙髓的 3D 多孔锥形支架。锥体设计用于填充准备好的根管，以用于血运重建手术中的潜在用途。该锥体由结构良好的电纺 PLA 纳米纤维和电喷涂 PCL/TA 颗粒的复合膜制成。锥体涂有明胶，以增强其完整性，以促进其插入根管，同时增强 DPSC 生物相容性。锥体的控制良好、高度多孔的结构有利于 DPSCs 在其整个结构内的浸润和定植。这种 3D 锥形支架是一个原型，适用于组织工程，并适应其未来在牙髓病学中的潜在用途。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.1c00900