Evaluación de Biocompatibilidad In Vitro de Andamios de Núcleo-Cáscara de Hidrogel PLA Bioingenierizado con Células Estromales Mesenquimatosas para la Regeneración Ósea
Autores: Re, Federica; Sartore, Luciana; Pasini, Chiara; Ferroni, Matteo; Borsani, Elisa; Pandini, Stefano; Bianchetti, Andrea; Almici, Camillo; Giugno, Lorena; Bresciani, Roberto; Mutti, Silvia; Trenta, Federica; Bernardi, Simona; Farina, Mirko; Russo, Domenico
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 13
Citaciones: Sin citaciones
Las células madre estromales mesenquimatosas humanas (hMSCs), ya sea utilizadas solas o junto con andamios tridimensionales, son las células madre postnatales más estudiadas en medicina regenerativa. En este estudio, se sembraron andamios compuestos innovadores que consisten en una arquitectura de núcleo y cápsula con hMSCs derivadas de médula ósea (BM-hMSCs) y se evaluó su biocompatibilidad y notable capacidad para promover y apoyar la regeneración y mineralización ósea. Los andamios se prepararon injertando tres cantidades diferentes de hidrogel de gelatina-quitosano (CH) en un núcleo de ácido poliláctico (PLA) impreso en 3D (PLA-CH), y se analizaron las propiedades mecánicas y de degradación. Las BM-hMSCs se cultivaron en los andamios con la presencia de medio de cultivo (GM) o medio osteogénico (OM) con estímulos de diferenciación en combinación con suero bovino fetal (FBS) o lisado plaquetario humano (hPL). El objetivo principal fue determinar la viabilidad, proliferación, morfología y capacidad de expansión de las BM-hMSCs dentro de los andamios, confirmando así su biocompatibilidad. En segundo lugar, se demostró que las BM-hMSCs se diferenciaron en osteoblastos y facilitaron la mineralización del andamio. Esto se evidenció por un resultado positivo de Von Kossa, la modulación de marcadores de diferenciación (osteocalcina y osteopontina), la expresión de un marcador de remodelación de la matriz extracelular (proteína morfogenética ósea-2) y colágeno I. Los resultados del análisis de dispersión de energía de rayos X (EDS) demuestran claramente la presencia de calcio y fósforo en las muestras que fueron incubadas en OM, en presencia de FBS y hPL, pero no en GM. Los mapas de distribución química de calcio y fósforo indican que estos elementos están co-localizados en las mismas áreas de las secciones, demostrando la formación de hidroxiapatita. En conclusión, nuestros hallazgos muestran que la combinación de BM-hMSCs y PLA-CH, independientemente de la cantidad de contenido de hidrogel, en presencia de estímulos de diferenciación, puede proporcionar una estructura con una osteogenicidad mejorada para la regeneración ósea clínicamente relevante.
Descripción
Las células madre estromales mesenquimatosas humanas (hMSCs), ya sea utilizadas solas o junto con andamios tridimensionales, son las células madre postnatales más estudiadas en medicina regenerativa. En este estudio, se sembraron andamios compuestos innovadores que consisten en una arquitectura de núcleo y cápsula con hMSCs derivadas de médula ósea (BM-hMSCs) y se evaluó su biocompatibilidad y notable capacidad para promover y apoyar la regeneración y mineralización ósea. Los andamios se prepararon injertando tres cantidades diferentes de hidrogel de gelatina-quitosano (CH) en un núcleo de ácido poliláctico (PLA) impreso en 3D (PLA-CH), y se analizaron las propiedades mecánicas y de degradación. Las BM-hMSCs se cultivaron en los andamios con la presencia de medio de cultivo (GM) o medio osteogénico (OM) con estímulos de diferenciación en combinación con suero bovino fetal (FBS) o lisado plaquetario humano (hPL). El objetivo principal fue determinar la viabilidad, proliferación, morfología y capacidad de expansión de las BM-hMSCs dentro de los andamios, confirmando así su biocompatibilidad. En segundo lugar, se demostró que las BM-hMSCs se diferenciaron en osteoblastos y facilitaron la mineralización del andamio. Esto se evidenció por un resultado positivo de Von Kossa, la modulación de marcadores de diferenciación (osteocalcina y osteopontina), la expresión de un marcador de remodelación de la matriz extracelular (proteína morfogenética ósea-2) y colágeno I. Los resultados del análisis de dispersión de energía de rayos X (EDS) demuestran claramente la presencia de calcio y fósforo en las muestras que fueron incubadas en OM, en presencia de FBS y hPL, pero no en GM. Los mapas de distribución química de calcio y fósforo indican que estos elementos están co-localizados en las mismas áreas de las secciones, demostrando la formación de hidroxiapatita. En conclusión, nuestros hallazgos muestran que la combinación de BM-hMSCs y PLA-CH, independientemente de la cantidad de contenido de hidrogel, en presencia de estímulos de diferenciación, puede proporcionar una estructura con una osteogenicidad mejorada para la regeneración ósea clínicamente relevante.