منیزیم نقش مهمی در کنترل ساختار و تراکم آپاتیت استخوان ایفا می‌کند و یک ماده زیست‌فعال بالقوه در ترمیم نقص استخوانی با سایز بحرانی است. این مطالعه با هدف بررسی تاثیر افزودن نانومنیزیم‌اکسید [1] به پلی‌کاپرولاکتون/بتا-تری‌کلسیم فسفات [2] (PCL/β-TCP) بر بازسازی استخوان انجام شد. داربست‌های کامپوزیت (PCL/β-TCP) متخلخل جدید چاپ شده به روش سه بعدی حاوی 10 درصد NanoMgO به روش مدل‌سازی رسوب ذوب شده (FDM) [3] ساخته شد و با داربست‌های PCL/β-TCP با نسبت یک به یک به عنوان گروه کنترل مقایسه شد.
مورفولوژی و خواص فیزیکوشیمیایی داربست‌ها با استفاده از آزمون‌های ATR-FTIR، XRD، [4] SEM-EDX، [5] TEM، زاویه تماس با آب و تست‌های مقاومت فشاری مشخصه‌یابی شد و بین این خواص و سازگاری سلولی و ظرفیت استخوان‌زایی برون‌تنی آن‌ها تناسب برقرار شد.
برای ارزیابی ظرفیت استخوان‌زایی درون‌تنی، داربست‌های حاوی سلول‌های بنیادی مشتق شده از مغز استخوان[6] به مدت 12 هفته در داخل نقص استخوان جمجمه موش صحرایی با سایز بحرانی 8 میلی‌متر کاشته شد.
داربست‌های آبدوست تخلخل 50 درصدی نشان دادند. (سایز حفره: 504 میکرومتر). ذرات MgO (27.6 ± 91.5 نانومتر) به طور همگن پخش شده بودند و تاثیر منفی بر زنده ماندن و تمایز BMSCها نداشتند. منیزیم به طور قابل توجهی مدول الاستیک، pH و تخریب را افزایش داد. تشکیل استخوان جدید با استفاده از تصویربرداری میکرو سی‌تی بررسی شد. این فاکتور در داربست‌های PCL/β-TCP/NanoMgO با و بدون BMSCها برابر با 0.31±30.16 و 1.76±23.56 درصد بود. مقادیر این فاکتور در داربست‌های PCL/β-TCP با و بدون BMSCها برابر با 2.15±19.38 و 2.24±15.75 درصد بود. رگزایی در PCL/β-TCP در مقایسه با سایر گروه‌ها کمتر قابل توجه بود.
نتایج ما پیشنهاد می‌کند که داربست PCL/β-TCP/NanoMgO گزینه مناسبتری نسبت به PCL/β-TCP برای جایگزینی استخوان در نقایص جمجمه با سایز بحرانی است.
[1] NanoMgO
[2] Polycaprolactone/beta-tricalsium
[3] Fused Deposition Modeling
[4] Scanning Electron Microscope-Energy Disperse X-ray Analysis
[5] Tranmission-Electron-Microscopy
[6] Bone-Marrow-Derived Stem Cell (BMSC)-Loaded Scaffolds