「美好,一直在身边」含天然GAGs、GAG模拟物电纺支架用于MSCS软骨形成的比较研究


Ann. Biomed. Eng.:含天然GAGs和GAG模拟物的电纺支架用于人间充质干细胞软骨形成的比较研究
DOI:10.1007/s10439-020-02499-9
关节软骨具有有限的愈合和自我修复能力 。 关节软骨的损伤变得不可逆转 , 从而导致骨关节炎 , 这可能会影响一个人的生活质量 。 大约5-10%的软骨组织由硫酸化糖胺聚糖(GAGs)组成 , 它可以隔离生长因子并为天然软骨组织提供结构完整性 。 本研究评估了人间充质干细胞(MSCs)在含有部分硫酸化纤维素(pSC)的明胶支架上的软骨分化 , pSC是一种来源于纤维素的GAG模拟物 , 与天然GAGs、硫酸软骨素A(CS-A)和硫酸软骨素C(CS-C)相比 , pSC在硫酸化程度和模式方面与CS-C相似 。 通过将明胶与pSC或天然GAGs静电纺丝来制备支架 。 所有支架均由平均直径约为3μm的纤维组成 , 纤维间距约为30μm , 在整个培养过程中均保持水解稳定性 。 在含有pSC的支架上培养的MSCs显示出早期硫酸化GAGs的产生 , 并且比天然GAGs具有更高的II型与I型胶原比率 。 在天然GAGs中 , 与含CS-A的支架相比 , CS-C在更大程度上促进了软骨形成 , 这表明硫酸化模式会影响软骨形成 。 部分硫酸化纤维素可用作软骨组织工程应用的潜在GAG模仿物 。

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图1.硫酸软骨素(CS-A , CS-C)和部分硫酸钠纤维素(pSC)的理想化学结构 。Glc-葡萄糖 , GlcUA-葡萄糖醛酸 , GalNAc-N-乙酰基-D-半乳糖胺 。

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图2.(a)明胶(b)明胶-CS-A(c)明胶-CS-C(d)明胶-pSC(×5000放大 , 比例尺为10μm)的SEM图像 。

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图3.(a) 明胶支架(明胶)和含CS-A(Gel-CS-A)、CS-C(Gel-CS-C)、pSC(Gel-pSC)的明胶支架在37℃下从初始干燥状态孵育10分钟后的溶胀率和(b)尺寸变化(值为平均值±标准偏差 , *与CS-C和pSC存在显著性差异(p<0.05) , **与CS-A存在显著性差异(p<0.05) 。

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图4.(a)明胶支架和含有天然GAGs和pSC的明胶支架上的细胞数 。 (#与第14天有显著性差异(p<0.05)) , (b)在明胶支架和含有天然GAGs和pSC的明胶支架上 , 每个细胞产生的硫酸化糖胺聚糖 。 *在第14天时明显大于明胶、gel-CS-A和gel-CS-C(p<0.05) 。 **明显大于明胶(p<0.05) 。 #明显大于gel-CS-A(p<0.05) 。 (值表示平均值±标准偏差) 。

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图5.(a)MMP2的基因表达(**含CS-A和CS-C的明胶支架在时间点上存在显著性差异(p<0.05)) 。 a与第4天存在显著性差异(p<0.05) 。 b与第7天存在显著性差异(p<0.05) , (b)I型胶原(ColI)(与含CS-C的明胶支架显著不同 , a与第7天显著不同 , b与第14天显著不同(p<0.05)) , (c)Sox9 , (d)II型胶原(ColII) , (e)蛋白聚糖(Agg) , (f) 人软骨蛋白(CHAD)(c-f)*在时间点上显著高于所有组(p<0.05) 。 #在某一时间点显著高于明胶和明胶-CS-A组(p<0.05) 。 a、 b、c分别与第7、14、28天存在显著性差异(p<0.05) , (g)X型胶原(ColX)(显著高于明胶和含CS-C的明胶支架(p<0.05)) 。 (h) 血管内皮生长因子(VEGF)(显著高于明胶和含CS-A支架(p<0.05))(g , h)*显著高于所有支架 , a显著高于第14天(p<0.05))(所有值均归一化为RPLPO , 表示为平均值±标准偏差) 。分页标题

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图6.第14和28天在CCM+中在明胶和含有天然GAGs和pSC的明胶支架上培养的细胞的共聚焦图像 。 II型胶原(绿色)、肌动蛋白(红色)和核(蓝色) 。 (×40放大 , 比例尺50μm) 。

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图7.第14和28天在CCM +中在明胶和含有硫酸软骨素和pSC的明胶支架上培养的细胞的共聚焦图像 。 蛋白聚糖(绿色)、肌动蛋白(红色)和核(蓝色) 。 (×40放大 , 比例尺50μm) 。

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图8.(a)在CCM+中培养28天后 , 在明胶和含有硫酸软骨素和pSC的明胶支架上细胞的I型和II型胶原蛋白的产生 。 (#I型胶原蛋白的生成量显著高于Gel-pSC , **I型胶原蛋白的数量显著高于所有组 , *II型胶原蛋白的数量显著高于所有组 , a与I型胶原蛋白的生成量显著不同(p<0.05)) , (b)II型胶原与I型胶原的比率 。 (#显著高于明胶和Gel-CS-A , *显著高于所有组(p<0.05))(值表示为平均值±标准偏差) 。
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文章来源:易丝帮
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