داربست های نانوفیبری : PGS ژلاتین با خواص مکانیکی و ساختاری قابل تنظیم برای مهندسی بافتهای قلبی
یک چالش مهم در مهندسی بافت قلب توسعه پیوندهای مقلد زیستی است که به طور بالقوه بتواند سبب پیشبرد ترمیم و بازسازی میوکارد قلب شود. درتعدادی از روش هااز داربست های مهندسی شده برای تقلید معماری طبیعی بافت میوکارد قلب و تنظیم دقیق عملکرد سلول های قلبی استفاده شده است. با این حال، تلاش های قبلی نتوانست به طور همزمان نکات مهم شیمیایی، مکانیکی، و خواص ساختاری ماتریکس خارج سلولی(ECM) قلبی را بازگو کند. دراین مطالعه، ما از روش الکترواسپینینگ ، برای ساخت داربست های نانوفیبری ژلاتینی ترکیب شده با الاستومر زیست تخریب پذیر پلی گلیسرول sebacate (PGS) با طیف گسترده ای از ترکیبات شیمیایی، میزان سختی و ناهمسانی استفاده کردیم. یافته های ما نشان داد که با افزودن PGS، ایجاد داربست های نانوفیبری با ناهمسانی خوب که ساختار میوکارد بطن چپ را تقلید کند، ممکن است. علاوه براین، ما اتصال، تکثیر، تمایز و هم ردیفی سلول های فیبروبلاست قلبی نوزادان موش(CFS) و همچنین بیان پروتئین، هم ردیفی و عملکرد انقباضی کاردیومیست ها را در داربست های ژلاتین:PGS مورد مطالعه قراردادیم . قابل ذکر است، داربست های نانوفیبری هم ردیف متشکل از 33 ٪ وزنی PGS ، انقباضات مطلوب وهمزمان کاردیومیست ها را القا کرده واتصال موازی سلول ها را به طور قابل توجهی افزایش داد. به طور کلی، مطالعه ما نشان می دهد که داربست های نانوفیبری ژلاتین:PGS از سازمان دهی ، فنوتیپ و انقباض سلول های قلبی پشتیبانی کرده و به طور بالقوه می تواند برای توسعه سازه های بالینی مربوط به مهندسی بافت قلب مورد استفاده قرار گیرد.
Biomaterials. 2013 Sep;34(27):6355-66. doi: 10.1016/j.biomaterials.2013.04.045. Epub 2013 Jun 6.
PGS:Gelatin nanofibrous scaffolds with tunable mechanical and structural properties for engineering cardiac tissues.
Kharaziha M, Nikkhah M, Shin SR, Annabi N, Masoumi N, Gaharwar AK, Camci-Unal G, Khademhosseini A.
Source
Center for Biomedical Engineering, Department of Medicine, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA 02139, USA; Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA; Biomaterials Research Group, Department of Materials Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, 8415683111, Iran.
Abstract
A significant challenge in cardiac tissue engineering is the development of biomimetic grafts that can potentially promote myocardial repair and regeneration. A number of approaches have used engineered scaffolds to mimic the architecture of the native myocardium tissue and precisely regulate cardiac cell functions. However, previous attempts have not been able to simultaneously recapitulate chemical, mechanical, and structural properties of the myocardial extracellular matrix (ECM). In this study, we utilized an electrospinning approach to fabricate elastomeric biodegradable poly (glycerol sebacate) (PGS):gelatin nanofibrous scaffolds with a wide range of chemical composition, stiffness and anisotropy. Our findings demonstrated that through incorporation of PGS, it is possible to create nanofibrous scaffolds with well-defined anisotropy that mimic the left ventricular myocardium architecture. Furthermore, we studied attachment, proliferation, differentiation and alignment of neonatal rat cardiac fibroblast cells (CFs) as well as protein expression, alignment, and contractile function of cardiomyocyte (CMs) on PGS:gelatin scaffolds with variable amount of PGS. Notably, aligned nanofibrous scaffold, consisting of 33 wt. % PGS, induced optimal synchronous contractions of CMs while significantly enhanced cellular alignment. Overall, our study suggests that the aligned nanofibrous PGS:gelatin scaffold support cardiac cell organization, phenotype and contraction and could potentially be used to develop clinically relevant constructs for cardiac tissue engineering.
Copyright © 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.
PMID: 23747008