The structural complexity of human knee meniscus warrants a suitable 3D microenvironment for its successful regeneration. For this, 3D porous poly-ε-caprolactone (PCL) scaffold structures were prepared using freeze drying method (lyophilization). PCL was dissolved in different weight percentages (10, 15, 20% w/v, coded as P10, P15 and P20, respectively) in acetone and lyophilized to develop 3D porous structures. The scaffolds were studied for their morphological, mechanical and functional properties. Compression tests were performed to understand their compressive properties and structural integrity. Results indicate that P10 is most suitable considering the highest porosity (above 85%), uniform pore distribution, better resiliency and less than 40% compression at a load of 30 kg/cm 2 for 1 min. Further, the effect of a unique combination of biomolecule (UCM) functionalization in 3D PCL scaffold (P10) on human meniscal cell attachment, growth and proliferation was studied in detail. The developed scaffolds were also characterized for dynamic mechanical properties and compared with native human meniscal tissue properties. The primary human meniscus cell attachment, growth and proliferation on to the scaffolds were studied and analyzed using SEM and Hoechst staining experiments. Extracellular matrix secretion (glycosaminoglycans and collagen) in the cell culture medium was estimated. UCM-functionalized PCL 3D porous scaffold, P10 showed better cell attachment and proliferation indicating its potential for meniscus tissue engineering applications.

中文翻译：

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工程膝关节半月板结构：了解 3D 环境中功能化的结构和影响

人类膝关节半月板的结构复杂性为其成功再生提供了合适的 3D 微环境。为此，使用冷冻干燥法（冻干法）制备了 3D 多孔聚 ε-己内酯 (PCL) 支架结构。PCL 以不同重量百分比（10%、15%、20% w/v，分别编码为 P10、P15 和 P20）溶解在丙酮中并冻干以形成 3D 多孔结构。研究了支架的形态、机械和功能特性。进行压缩测试以了解它们的压缩特性和结构完整性。结果表明，考虑到最高的孔隙率（高于 85%）、均匀的孔隙分布、更好的弹性和在 30 kg/cm 2 载荷下压缩 1 分钟小于 40%，P10 是最合适的。更多，详细研究了 3D PCL 支架 (P10) 中生物分子 (UCM) 功能化的独特组合对人类半月板细胞附着、生长和增殖的影响。开发的支架还具有动态机械性能的特征，并与天然人类半月板组织性能进行了比较。使用 SEM 和 Hoechst 染色实验研究和分析了初级人类半月板细胞在支架上的附着、生长和增殖。估计细胞培养基中的细胞外基质分泌（糖胺聚糖和胶原蛋白）。UCM 功能化 PCL 3D 多孔支架 P10 显示出更好的细胞附着和增殖，表明其在半月板组织工程应用中的潜力。对生长和增殖进行了详细研究。开发的支架还具有动态机械性能的特征，并与天然人类半月板组织性能进行了比较。使用 SEM 和 Hoechst 染色实验研究和分析了初级人类半月板细胞在支架上的附着、生长和增殖。估计细胞培养基中的细胞外基质分泌（糖胺聚糖和胶原蛋白）。UCM 功能化 PCL 3D 多孔支架 P10 显示出更好的细胞附着和增殖，表明其在半月板组织工程应用中的潜力。对生长和增殖进行了详细研究。开发的支架还具有动态机械性能的特征，并与天然人类半月板组织性能进行了比较。使用 SEM 和 Hoechst 染色实验研究和分析了初级人类半月板细胞在支架上的附着、生长和增殖。估计细胞培养基中的细胞外基质分泌（糖胺聚糖和胶原蛋白）。UCM 功能化 PCL 3D 多孔支架 P10 显示出更好的细胞附着和增殖，表明其在半月板组织工程应用中的潜力。使用 SEM 和 Hoechst 染色实验研究和分析支架上的生长和增殖。估计细胞培养基中的细胞外基质分泌（糖胺聚糖和胶原蛋白）。UCM 功能化 PCL 3D 多孔支架 P10 显示出更好的细胞附着和增殖，表明其在半月板组织工程应用中的潜力。使用 SEM 和 Hoechst 染色实验研究和分析支架上的生长和增殖。估计细胞培养基中的细胞外基质分泌（糖胺聚糖和胶原蛋白）。UCM 功能化 PCL 3D 多孔支架 P10 显示出更好的细胞附着和增殖，表明其在半月板组织工程应用中的潜力。