دانشور پزشکی

دانشور پزشکی

بررسی تمایز سلولهای بنیادی مغز استخوان به نورونها بر روی داربست های نانو ماگنتیک ژلاتین پلی لاکتیک کوگلیکولیک اسید سنتز شده با دو روش ریخته گری انجمادی و خشک انجمادی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
علیرضا شمس
عاطفه شموسی
گروه آناتومی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی البرز، کرج، ایران
10.22070/daneshmed.2021.15051.1117
چکیده
مقدمه و هدف: تمایز سلولهای بنیادین مزانشیمی مغز استخوان                                 BMMSC (bone marrow mesenchymal stem cell) به رده های مختلف سلولی بررسی شده است. سیگنال های مختلف بیوشیمیایی و توپوگرافیک می توانند در تکثیر و تمایز سلولهای بنیادین به یک رده سلولی خاص تأثیر بگذارند. هدف از این مطالعه ارزیابی توانایی BMMSC برای تمایز به سلولهای شبه نورونی است.
مواد و روش ها: از داربست ریخته گری انجمادی و خشک انجمادی  ژلاتین/ پلی لاکتیک-کو-گلیکولیک اسید (PLGA) با نانوذرات آهن (MNPs) و بدون نانوذرات آهن (MNPs-free)  به عنوان یک ساختار توپوگرافی سه بعدی استفاده شد. تمایز BMMSC  به سلولهای شبه نورون تحت اثر محیط های نوروژنیک به مدت 20 روز انجام شد. میزان تکثیر BMMSC  با تست MTT  و بیان مارکرهای خاص نورون با روش ایمونوهیستوشیمی بررسی شد.  در این مطالعه،  روش آماری آنالیز واریانس یک طرفه ANOVA، Post Hock Tukey و آزمون نان پارامتریک Mann-Whitney استفاده شد.
نتایج: داربست ریخته گری انجمادی  ژلاتین-PLGA- NPs حاوی نانوذرات آهن ساختار مناسبی برای تمایز به سلولهای شبه نورونی فراهم می کند. نتایج بقا سلولی (میانگین 7600/0 و انحراف معیار 02000/0 بعد از 72 ساعت) و بیان ژنها (میانگین 00/79 و انحراف معیار 000/1 ) نشان می دهد که میزان تکثیر سلول ها بر روی داربستهای فریز کست شده حاوی نانوذرات بیشتر از داربستهای فریزداری شده می باشد (001/0>P).
نتیجه‌گیری: داربست ریخته گری انجمادی ژلاتین-PLGA حاوی نانوذرات آهن می تواند انتخاب مناسبی برای ترمیم و بازسازی سیستم عصبی باشد.
کلیدواژه‌ها
تمایز
سلولهای بنیادی مغز استخوان
داربست
ریخته گری انجمادی
خشک انجمادی
  1. Dinda SC, Pattnaik G. Nanobiotechnology-based drug delivery in brain targeting. Current Pharmaceutical Biotechnology 2013;14(15):1264-74. doi: 10.2174/1389201015666140608143719.
  2. Lambert C, Cisternas P, Inestrosa NC. Role of Wnt Signaling in Central Nervous System Injury. Molecular Neurobiology 2016;53(4):2297-311. doi: 10.1007/s12035-015-9138-x.
  3. Tam RY, Fuehrmann T, Mitrousis N, Shoichet MS. Regenerative therapies for central nervous system diseases: a biomaterials approach. Neuropsychopharmacology 2014;39(1):169-88. doi: 10.1038/npp.2013.237.
  4. Moroz A, Bittencourt RA, Almeida RP, Felisbino SL, Deffune E. Platelet lysate 3D scaffold supports mesenchymal stem cell chondrogenesis: an improved approach in cartilage tissue engineering. Platelets 2013;24(3):219-25. doi: 10.3109/09537104.2012.686255.
  5. Rodriguez J, Boucher F, Lequeux C, Josset-Lamaugarny A, Rouyer O, Ardisson O, et al. Intradermal injection of human adipose-derived stem cells accelerates skin wound healing in nude mice. Stem Cell Research & Therapy 2015;6:241. doi: 10.1186/s13287-015-0238-3.
  6. Santamaria X, Cabanillas S, Cervelló I, Arbona C, Raga F, Ferro J, et al. Autologous cell therapy with CD133+ bone marrow-derived stem cells for refractory Asherman's syndrome and endometrial atrophy: a pilot cohort study. Human Reproduction 2016;31(5):1087-96. doi: 10.1093/humrep/dew042.
  7. Wu R, Tang Y, Zang W, Wang Y, Li M, Du Y, et al. MicroRNA-128 regulates the differentiation of rat bone mesenchymal stem cells into neuron-like cells by Wnt signaling. Molecular and Cellular Biochemistry 2014;387(1-2):151-8. doi: 10.1007/s11010-013-1880-7.
  8. Yan F, Yue W, Zhang YL, Mao GC, Gao K, Zuo ZX, et al. Chitosan-collagen porous scaffold and bone marrow mesenchymal stem cell transplantation for ischemic stroke. Neural Regeneration Research 2015;10(9):1421-6. doi: 10.4103/1673-5374.163466.
  9. Dulski M, Peszke J, Wodarczyk J, Suowicz S, Piotrowska-Seget Z, Dudek K, et al. Physicochemical and structural features of heat treated silver-silica nanocomposite and their impact on biological properties. Materials Science & Engineering. C, Materials for Biological Applications 2019;103:109790. doi: 10.1016/j.msec.2019.109790.
  10. Phillips JB, Bunting SC, Hall SM, Brown RA. Neural tissue engineering: a self-organizing collagen guidance conduit. Tissue Engineering 2005;11(9-10):1611-7. doi: 10.1089/ten.2005.11.1611.
  11. Lee JY, Bashur CA, Goldstein AS, Schmidt CE.Biomaterials. Polypyrrole-coated electrospun PLGA nanofibers for neural tissue applications. Biomaterials 2009;30(26):4325-35. doi: 10.1016/j.biomaterials.2009.04.042.
  12. Ebrahimi-Barough S, Norouzi Javidan A, Saberi H, Joghataei MT, Rahbarghazi R, Mirzaei E, et al. Evaluation of Motor Neuron-Like Cell Differentiation of hEnSCs on Biodegradable PLGA Nanofiber Scaffolds. Molecular Neurobiology 2015;52(3):1704-1713. doi: 10.1007/s12035-014-8931-2.
  13. DiBartola AC, Everhart JS, Magnussen RA, Carey JL, Brophy RH, Schmitt LC, et al. Correlation between histological outcome and surgical cartilage repair technique in the knee: A meta-analysis. Knee 2016;23(3):344-9. doi: 10.1016/j.knee.2016.01.017
  14. Tsai MJ, Tsai YH, Kuo YM. Characterization of the pattern of ischemic stroke induced by artificial particle embolization in the rat brain. Biomaterials 2011;32(27):6381-8. doi: 10.1016/j.biomaterials.2011.05.051.
  15. Orr MB, Gensel JC. Spinal Cord Injury Scarring and Inflammation: Therapies Targeting Glial and Inflammatory Responses. Neurotherapeutics 2018;15(3):541-553. doi: 10.1007/s13311-018-0631-6.
  16. Tonietto L, Vasquez AF, Dos Santos LA, Weber JB. Histological and structural evaluation of growth hormone and PLGA incorporation in macroporous scaffold of α-tricalcium phosphate cement. Journal of Biomaterials Applications 2019;33(6):866-875. doi: 10.1177/0885328218812173.
  17. Nooris M, Aparna D, Radha S. Synthesis and characterization of MFe2O4 (M = Co, Ni, Mn) magnetic nanoparticles for modulation of angiogenesis in chick chorioallantoic membrane (CAM). European Biophysics Journal 2016;45(2):139-48. doi: 10.1007/s00249-015-1083-0.
  18. Kapat K, Srivas PK, Rameshbabu AP, Maity PP, Jana S, Dutta J, et al. Influence of Porosity and Pore-Size Distribution in Ti6Al4 V Foam on Physicomechanical Properties, Osteogenesis, and Quantitative Validation of Bone Ingrowth by Micro-Computed Tomography. ACS Applied Materials & Interfaces 2017;9(45):39235-39248. doi: 10.1021/acsami.7b13960.
  19. Araque-Monrós MC, García-Cruz DM, Escobar-Ivirico JL, Gil-Santos L, Monleón-Pradas M, Más-Estellés J. Regenerative and Resorbable PLA/HA Hybrid Construct for Tendon/Ligament Tissue Engineering. Annals of Biomedical Engineering 2020;48(2):757-767. doi: 10.1007/s10439-019-02403-0.
  20. Wang Y, Wakisaka M. Chitosan nanofibers fabricated by combined ultrasonic atomization and freezed casting. Carbohydrate Polymers 2015;122:18-25. doi: 10.1016/j.carbpol.2014.12.080.
  21. Deville S, Saiz E, Tomsia AP. Freezed casting of hydroxyapatite scaffolds for bone tissue engineering. Biomaterials 2006;27(32):5480-9. doi: 10.1016/j.biomaterials.2006.06.028.
  22. La Noce M, Paino F, Spina A, Naddeo P, Montella R, Desiderio V, et al. Dental pulp stem cells: state of the art and suggestions for a true translation of research into therapy. Journal of Dentistry 2014;42(7):761-8. doi: 10.1016/j.jdent.2014.02.018.
  23. Sahu D, Kannan GM, Vijayaraghavan R. Carbon black particle exhibits size dependent toxicity in human monocytes. International Journal of Inflammation 2014;2014:827019. doi: 10.1155/2014/827019.
  24. Yun HM, Lee ES, Kim MJ, Kim JJ, Lee JH, Lee HH, et al. Magnetic Nanocomposite Scaffold-Induced Stimulation of Migration and Odontogenesis of Human Dental Pulp Cells through Integrin Signaling Pathways. PLoS One 2015;10(9):e0138614. doi: 10.1371/journal.pone.0138614.
  25. Yun HM, Ahn SJ, Park KR, Kim MJ, Kim JJ, Jin GZ, et al. Magnetic nanocomposite scaffolds combined with static magnetic field in the stimulation of osteoblastic differentiation and bone formation. Biomaterials 2016;85:88-98. doi: 10.1016/j.biomaterials.2016.01.035.
  26. Führmann T, Anandakumaran PN, Shoichet MS. Combinatorial Therapies After Spinal Cord Injury: How Can Biomaterials Help?. Advanced Healthcare Materials 2017;6(10). doi: 10.1002/adhm.201601130.
  27. Tam RY, Smith LJ, Shoichet MS. Engineering Cellular Microenvironments with Photo- and Enzymatically Responsive Hydrogels: Toward Biomimetic 3D Cell Culture Models. Accounts of Chemical Research 2017;50(4):703-713. doi: 10.1021/acs.accounts.6b00543.
  28. Schmidt CE, Leach JB. Neural tissue engineering: strategies for repair and regeneration. Annual Review of Biomedical Engineering 2003;5:293-347. doi: 10.1146/annurev.bioeng.5.011303.120731.
  29. Liu B, Cai SX, Ma KW, Xu ZL, Dai XZ, Yang L, et al. Fabrication of a PLGA-collagen peripheral nerve scaffold and investigation of its sustained release property in vitro. Journal of Materials Science: Materials in Medicine 2008;19(3):1127-32. doi: 10.1007/s10856-007-3224-1.
  30. Qi Y, Feng G, Huang Z, Yan W. The application of super paramagnetic iron oxide-labeled mesenchymal stem cells in cell-based therapy. Molecular Biology Reports 2013;40(3):2733-40. doi: 10.1007/s11033-012-2364-7.