관절 연골 결손은 전 세계적인 과제로, 상당한 장애를 초래한다. 큰 결손의 수복은 문제가 있는데, 이는 흔히 연골의 자가 치유 능력을 초과하며 골 구조를 손상시킬 수 있기 때문이다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 스캐폴드 매개 치료용 이온 전달 시스템을 개발하였다. 이 스캐폴드는 폴리(ε-카프로락톤)과 스트론튬(Sr)이 도핑된 생체활성 나노유리(Sr-doped bioactive nanoglasses; SrBGn)로 제작되어, SrBGn 통합으로 인해 3D 프린팅에서 기인한 거대공(macropores), 미세공(micropores), 그리고 나노 토폴로지(nanotopologies)를 갖는 독특한 계층적 구조를 형성한다. SrBGn이 내장된 스캐폴드(SrBGn-µCh)는 스트론튬(Sr), 실리콘(Si), 칼슘(Ca) 이온을 방출하며, 이는 연골세포의 활성화, 접착, 증식 및 성숙 관련 유전자 발현을 향상시킨다. 이러한 다중 이온 전달은 연골세포의 대사 활성 및 성숙에 유의미한 영향을 미친다. 특히, Sr 이온은 Notch 신호전달 경로를 통해 연골세포 조절에 관여할 수 있다. 또한 스캐폴드의 구조와 토폴로지적 단서는 연골세포 및 골수 유래 중간엽 줄기세포의 모집, 접착, 확장(spreading), 증식을 촉진한다. Si 및 Ca 이온은 골형성(osteogenic) 분화와 혈관 형성을 촉진하는 반면, Sr 이온은 M2 대식세포의 극성화를 강화한다. 본 연구 결과는 SrBGn-µCh 스캐폴드가 다중 이온을 전달하고 구조/토폴로지적 단서를 제공함으로써 골연골 결손 수복을 가속하며, 궁극적으로 숙주 세포의 기능과 결손 치유를 지지함을 보여준다. 이러한 스캐폴드는 골연골 수복 적용 분야에서 큰 잠재력을 지닌다.

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