Коллагеновые гидрогели обладают неудовлетворительными физико-химическими и механическими свойствами, а также подвержены значительной усадке в процессе культивирования клеток. Это ограничивает их потенциальное применение в тканевой инженерии твердых тканей. Авторы данной работы разработали нанокомпозитные гидрогели, состоящие из коллагена и мезопористых наночастиц из биоактивного стекла (mesoporous bioactive glass nanoparticles, mBGn) с поверхностным аминированием. Исследователи рассмотрели эффекты добавления mBGn (в соотношении с коллагеном 2:1, 1:1 и 1:2) и их поверхностного аминирования на физико-химические и механические свойства гидрогелей.
Как было показано, аминирование mBGn приводит к образованию химической связи с молекулами коллагена, в результате чего нанокомпозитные гидрогели демонстируют более выраженную физико-химическую и механическую стабильность. Благодаря включению мезопористых наночастиц из биоактивного стекла и аминированию их поверхностей замедляется гидролитическая и ферментативная деградация разработанного материала. С помощью динамического механического анализа было показано, что механические свойства гидрогелей, в частности, устойчивость к нагрузке и жесткость, также значительно улучшаются при добавлении mBGn и их аминированных форм.
Разработанный учеными нанокомпозитный гидрогель был оценен с точки зрения пригодности для тканевой инженерии, для этого в новом гидрогеле культивировали мезенхимальные стволовые клетки (МСК). После культивирования МСК продемонстировали высокую жизнеспособность, а также выраженное удлинение цитоскелета, которое было связано с поверхностным аминированием mBGn. В то время как коллагеновый гидрогель дает значительную усадку (около 20% от первоначального размера) в течение нескольких дней культивирования, усадка нанокомпозитного гидрогеля была значительно меньше, а при аминировании мезопористных наночастиц, входящих в его состав, усадки материала не наблюдалось в течение 21 дня.
Результаты этого исследования показывают эффективность мезопористых наночастиц из биоактивного стекла для улучшения физико-химических и механических свойств коллагенового геля и создания нового нанокомпозитного гидрогеля, который обладает большим потенциалом для тканевой инженерии костной ткани с использованием мезенхимальных стволовых клеток.
Литература:
El-Fiqi A, Lee JH, Lee EJ, Kim HW. Collagen hydrogels incorporated with surface-aminated mesoporous nanobioactive glass: Improvement ofphysicochemical stability and mechanical properties is effective for hard tissue engineering. Acta Biomater. 2013 Aug 6. pii: S1742-7061(13)00384-X. doi: 10.1016/j.actbio.2013.07.036. [Epub ahead of print]
Комментариев нет:
Отправить комментарий