مهندسی گرافت استخوانی انسانی با داربست های جدید سیمانی فسفات کلسیم با تخلخل بزرگ
تاریخ انتشار: چهارشنبه 21 تیر 1396
| امتیاز:
مهندسی استخوان امکان رشد مقادیر زیاد محصولات بافتی را با ترکیب سلول های مختص بیمار و مواد زیست سازگار فراهم می کند. ماتریکس بافتی سلول زدایی شده زیست مواد مناسبی را ارائه می کند اما در دسترس بودند، زمان فرآوری طولانی، هزینه بالا و نگرانی ها در مورد انتقال مواد بیماری زا منجر به ایجاد جایگزین های زیست تقلید سنتتیک شده است. اخیرا ما داربست های سیمانی فسفات کلسیمی با تخلخل های ماکرو متنوع را با استفادهاز روش سنتزی آسان و با حداقل مراحل تولید ساخته ایم و زیست سازگاری طولانی مدت آن در آزمایشگاه را نشان داده ایم. با این حال، اطلاعاتی در مورد پتانسیل استفاده از این داربست ها برای مهندسی استخوان در دست نیست و آیا تخلخل داربست ها روی تمایز استخوانی و تشکیل بافت در آزمایشگاه تاثیر می گذارد. در این مطالعه ما پتانسیل مهندسی استخوان داربست های سیمانی فسفات کلسیمی با دو نوع تخلخل بزرگ مختلف را با استفاده از پیش سازهای مزانشیمی انسانی مشتق شده از سلول های بنیادی پرتوان القایی(iPSC-MP) یا جداسازی شده از مغز استخوان(BMSC) کشف کردیم. داربست های استخوانی سلول زدایی شده زیست تقلید به عنوان ماده رفرنس در همه آزمایش ها مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که بدون توجه به تخلخل آن ها، داربست های سیمانی فسفات کلسین تست شده در این مطالعه، چسبندگی، زنده مانی و رشد iPSC-MPها و سلول های BMSC را مشابه با استخوان سلول زدایی شده حمایت کردند. مهم تر این که، مواد تست شده تمایز سلول ها را حفظ کردند که این با استفاده از بیان مارکرهای استخوانی و تشکیل بافت معدنی شده نشان داده شد. در مجموع، نتایج این مطالعه نشان می دهد که داربست های سیمانی فسفات کلسیم ساخته شده با استفاده از روش ما برای مهندسی گرافت های استخوانی از منابع سلولی مختلف مناسب هستند و می تواند منجر به تکوین گرافت های بافتی بی خطرتر و مقرون به صرفه تر برای دانپزشکی و ارتوپدی بازسازی کنند شوند و مدل های آزمایشگاهی را برای مطالعات پایه و کاربردی ارائه دهند.
J Tissue Eng Regen Med. 2017 Jun 21. doi: 10.1002/term.2491. [Epub ahead of print]
Engineering Human Bone Grafts with New Macroporous Calcium Phosphate Cement Scaffolds.
Sladkova M1, Palmer M2, Öhman C2, Cheng J1, Al-Ansari S1, Saad M1, Engqvist H2, de Peppo GM1.
Abstract
Bone engineering opens the possibility to grow large amounts of tissue products by combining patient-specific cells with compliant biomaterials. Decellularized tissue matrices represent suitable biomaterials but availability, long processing time, excessive cost, and concerns on pathogen transmission have led to the development of biomimetic synthetic alternatives. We recently fabricated calcium phosphate cement (CPC) scaffolds with variable macroporosity using a facile synthesis method with minimal manufacturing steps, and demonstrated long-term biocompatibility in vitro. However, there is no knowledge on the potential use of these scaffolds for bone engineering, and whether the porosity of the scaffolds affects osteogenic differentiation and tissue formation in vitro. In this study we explored the bone engineering potential of CPC scaffolds with two different macroporosities using human mesenchymal progenitors derived from induced pluripotent stem cells (iPSC-MP) or isolated from bone marrow (BMSC). Biomimetic decellularized bone scaffolds were used as reference material in all experiments. The results demonstrate that, irrespective of their macroporosity, the CPC scaffolds tested in this study support attachment, viability and growth of iPSC-MP and BMSC cells similarly to decellularized bone. Importantly, the tested materials sustained differentiation of the cells as evidenced by increased expression of osteogenic markers and formation of a mineralized tissue. In conclusion, the results of this study suggest that the CPC scaffolds fabricated using our method are suitable to engineer bone grafts from different cell sources, and could lead to development of safe and more affordable tissue grafts for reconstructive dentistry and orthopedics, and in vitro models for basic and applied research.
PMID: 28635177