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28.01.2016 | Original Paper | Ausgabe 9/2016

Journal of Materials Science 9/2016

Fabrication of silk fibroin/cellulose whiskers–chitosan composite porous scaffolds by layer-by-layer assembly for application in bone tissue engineering

Zeitschrift:
Journal of Materials Science > Ausgabe 9/2016
Autoren:
Jian-Xin He, Wei-Lin Tan, Qi-Ming Han, Shi-Zhong Cui, Weili Shao, Feng Sang
Wichtige Hinweise

Electronic supplementary material

The online version of this article (doi:10.​1007/​s10853-016-9752-7) contains supplementary material, which is available to authorized users.

Abstract

Bone tissue engineering necessitates a three-dimensional porous scaffold design to closely mimic the in vivo physiological biomimetic microenvironment with good mechanical properties to support the adhesion and proliferation of osteoblasts. In this study, a silk fibroin/cellulose nanowhiskers–chitosan (SF/CNW–CS) composite scaffold with excellent mechanical properties and biological compatibility was prepared by layer-by-layer assembly of CNW and CS onto a porous SF scaffold fabricated by freeze-drying. The morphology, assembly construct, and mechanical properties of the SF/CNW–CS composite scaffold were characterized using different technical methods. The hierarchical lamellar structure was formed by assembly of CNW and CS onto the SF lamella. Increasing the number of CNW and CS assembly layers to 108 slightly decreased the porosity from 86 to 78 % and simultaneously changed the compressive stress–strain curves from soft to hard tissue-like properties with an increase in compressive modulus from 2.5 to 12.5 MPa. Human MG-63 osteosarcoma cells were further cultured on the SF/CNW–CS scaffold to evaluate their suitability for bone tissue engineering. The results indicated that the SF/CNW–CS composite scaffold supported cell proliferation and promoted the levels of biomineralization-relevant alkaline phosphatase activity and osteocalcin expression over those for a porous SF scaffold. Taken together, our results indicate that the porous SF/CNW–CS composite material will be a promising tissue engineering scaffold for bone generation and implantation.

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Zusatzmaterial
Supplementary material 1 (DOCX 1453 kb)
10853_2016_9752_MOESM1_ESM.docx
Literatur
Über diesen Artikel

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