داربست های چند لایه مشتق از کلاژن انسانی برای مهندسی بافت رابط تاندون به استخوان
منطقه طبیعی تاندون تا استخوان دارای شیبی از ساختار و ترکیب می باشد، که به صورت تغییر فضایی از خواص شیمیایی ، فیزیکی و بیولوژیکی منعکس شده است. این بافت رابط منحصر به فرد بین استخوان و تاندون به طور معمول در طول درمان طبیعی استخوان تا تاندون دوباره ایجاد نمی شود. در این مطالعه ما یک داربست چند لایه از کلاژن انسان را ایجاد کردیم که منطقه بین تاندون تا استخوان را تقلید می کند. این داربست متشکل از چهار لایه مختلف با شیب ترکیب زیر است: (الف) یک لایه تاندون متشکل ازکلاژن ، (ب) یک لایه غضروف فیبری غیرکلسیفیه متشکل از کلاژن و کندرویتین سولفات ، (پ ) یک لایه غضروف فیبری کلسیفیه متشکل از کلاژن و اندکی آپاتیت (د) یک لایه استخوان متشکل از کلاژن و آپاتیت. خواص شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی داربست با میکروسکوپ الکترونی (SEM) ، porosimeter ( منفذ سنج)، دستگاه کشش کلی ( UTM ) ، طیف سنج مادون قرمزمبدل Fourier ( FTIR ) ، دستگاه آنالیز افتراق انرژی اشعه -X ( EDX ) و دستگاه آنالیز وزن سنجی حرارتی ( TGA ) مورد بررسی قرار گرفت. این داربست چند لایه یک انتقال تدریجی از محیط فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی را فراهم کرده و از چسبندگی و تکثیر سلولهای فیبروبلاست انسانی، سلولهای غضروفی و استئوبلاست ها به ماتریکس مربوطه پشتیبانی می کند. به طور کلی نتایج ما امکان استفاده از داربست چند لایه ایجاد شده ازکلاژن انسان را برای بازسازی بافتهای رابط سخت نشان می دهد.
J Biomed Mater Res A. 2013 Dec 11. doi: 10.1002/jbm.a.35057. [Epub ahead of print]
Human collagen-based multi-layer scaffolds for tendon-to-bone interface tissue engineering.
Kim BS, Kim EJ, Choi JS, Jeong JH, Jo CH, Cho YW.
Source
Department of Chemical Engineering, Hanyang University, Hanyangdaehak-ro 55, AnsanKyeonggi-do 426-791, Republic of Korea; Center for Theragnosis, Biomedical Research Institute, Korea Institute of Science and Technology (KIST), Hwarangno 14-gil 5, Seoul 136-791, Republic of Korea.
Abstract
The natural tendon-to-bone region has a gradient in structure and composition, which is translated into a spatial variation of chemical, physical, and biological properties. This unique transitional tissue between bone and tendon is not normally recreated during natural bone-to-tendon healing. In this study we have developed a human collagen-based multi-layer scaffold mimicking the tendon-to-bone region. The scaffold consists of four different layers with the following composition gradient: (a) a tendon layer composed of collagen; (b) an uncalcified fibrocartilage layer composed of collagen and chondroitin sulfate; (c) a calcified fibrocartilage layer composed of collagen and less apatite; (d) a bone layer composed of collagen and apatite. The chemical, physical, and mechanical properties of the scaffold were characterized by a scanning electron microscope (SEM), porosimeter, universal tensile machine (UTM), Fourier transform infrared (FTIR) spectrometer, energy dispersive X-ray analysis apparatus (EDX), and thermogravimetric analysis (TGA) apparatus. The multi-layer scaffold provided a gradual transition of the physical, chemical, mechanical environment and supported the adhesion and proliferation of human fibroblasts, chondrocytes, and osteoblasts towards each corresponding matrix. Overall, our results suggest the feasibility of a human collagen-based multi-layer scaffold for regeneration of hard-to-soft interface tissues.
PMID: 24327550