اثر سینرژیک استرانسیوم، شیشه زیست فعال و نانو هیدروکسی آپاتیت بازسازی استخوان را در نواقص استخوانی شعاعی با اندازه بزرگ بهبود می بخشد
تاریخ انتشار: شنبه 12 اسفند 1396
| امتیاز:
نواقص استخوانی بزرگ(critical-size)، یکی مشکل بزرگ سلامتی در ارتوپدی محسوب می شوند و معمولا به دلیل تعداد ناکافی سلول های پیش سازی که به جایگاه آسیب مهاجرت می کنند یا تمایز ناکافی آن ها به سلول های پیش ساز استخوان زا، منجر به جوش خوردن نامناسب می شوند. مطالعه حاضر در صدد است که یک داربست بهینه سازی شده برای القا کنندگی استخوان و رگزایی را بوسیله وارد کردن استرانسیوم(Sr) و شیشه زیستی(BG) به ژلاتین/نانوهیدروکسی آپاتیت(G/nHAp) و کشت سلول های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان روی آن برای تقویت بازسازی استخوانی ایجاد کند.داربست با استفاده از تکنیک فریز کردن و خشک کردن(freeze-dry) ساخته شد و از نظر ریختی، ساختار، تخلخل و نرخ تخریب پذیری مورد شناسایی قرار گرفت. اثر داربست ساخته شده روی زیستایی سلول، چسبندگی و تمایز به رده های استئوبلاستی تحت کشت آزمایشگاهی ارزیابی شد. مقطع نگاری کامپیوتری، آنالیزهای بافتی و هیستومورفومتریک بعد از ایمپلنت کردن داربست به نواقص استخوانی شعاعی در رت صورت گرفت. آنالیز RT-PCR نشان داد که داربست G/nHAp/BG/Sr به طور قابل توجهی سطح بیان مارکرهای استخوان زایی و رگزایی را در مقایسه با سایر گروه ها افزایش می دهد(P<0.05). علاوه براین، نواقص تیمار شده با داربست های کشت شده با سلول های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان، تشکیل استخوان و ویژگی های مکانیکی برتری را در مقایسه با داربست های بدون سلول در هفته های 4 و 12 بعد از ایمپلنت کردن نشان دادند. در نهایت، داربست G/nHAp/BG/Sr کشت شده با سلول های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان، بیشترین ظرفیت بازسازی استخوان را نشان دادند که بیشتر به اتوگرافت ها شبیه بودند. نتیجه گرفته شد که ترکیب استرانسیوم، شیشه زیستی و نانو هیدروکسی آپاتیت ها می تواند به طور سینرژیک، فرایند بازسازی استخوان را تقویت کند. علاوه براین، نتایج ما نشان داد که سلول های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان این پتانسیل را دارند که توانایی بازسازی استخوان را برای داربست های القا کننده استخوانی به طور قابل توجه افزایش دهند.
J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2018 Feb 21. doi: 10.1002/jbm.b.34094. [Epub ahead of print]
Synergistic effect of strontium, bioactive glass and nano-hydroxyapatite promotes bone regeneration of critical-sized radial bone defects.
Oryan A1, Baghaban Eslaminejad M2, Kamali A1,2, Hosseini S2, Sayahpour FA2, Baharvand H2.
Abstract
Critical-sized bone defects constitute a major health issue in orthopedics and usually cause mal-unions due to an inadequate number of migrated progenitor cells into the defect site or their incomplete differentiation into osteogenic precursor cells. The current study aimed to develop an optimized osteoinductive and angiogenic scaffold by incorporation of strontium (Sr) and bioglass (BG) into gelatin/nano-hydroxyapatite (G/nHAp) seeded with bone marrow mesenchymal stem cells to enhance bone regeneration. The scaffolds were fabricated by a freeze-drying technique and characterized in terms of morphology, structure, porosity and degradation rate. The effect of fabricated scaffolds on cell viability, attachment and differentiation into osteoblastic lineages was evaluated under in vitro condition. Micro computed tomography scan, histological and histomorphometric analysis were performed after implantation of scaffolds into the radial bone defects in rat. RT-PCR analysis showed that G/nHAp/BG/Sr scaffold significantly increased the expression level of osteogenic and angiogenic markers in comparison to other groups (P < 0.05). Moreover, the defects treated with the BMSCs-seeded scaffolds showed superior bone formation and mechanical properties compared to the cell-free scaffolds 4 and 12 weeks post-implantation. Finally, the BMSCs-seeded G/nHAp/BG/Sr scaffold showed the greatest bone regenerative capacity which was more similar to autograft. It is concluded that combination of Sr, BG, and nHAp can synergistically enhance the bone regeneration process. In addition, our results demonstrated that the BMSCs have the potential to considerably increase the bone regeneration ability of osteoinductive scaffolds.
PMID: 29468802