Sert Doku Mühendisliği İçin Biyoaktif Hücre İskelesi Tasarımı

Abstract

Alt katmanı PCL (poli-kaprolakton) / PLLA (poli-laktikasit) ve üst katmanı PCL / jelatin karışımı fiberlerden oluşan çift katmanlı nanofiber matrisler elektro-eğirme yöntemiyle hazırlanmıştır. Jelatin mikroküreler kontrollü büyüme faktörü salımı amacıyla bu iki katman arasına fiziksel olarak yerleştirilmiştir. Bu sandviç şeklindeki sistem mikrokürelerin hücre iskelesinden uzaklaşmasını engellemiştir. Boncuk benzeri yapılar içermeyen düzgün fiberler % 10 konsantrasyonda PCL / PLLA ve PCL / jelatin çözeltileriyle elde edilmiştir. Salım çalışmaları sonucu mikroküreler için koşullar 500 rpm karıştırma hızı ve 7.5 % gluteraldehit oranı olarak seçilmiştir. Optimum koşullar fibroblast büyüme faktörü-2 (FGF-2) yüklü mikrokürelerin hazırlanması için kullanılmıştır. FGF-2 yüklü mikrokürelerle yapılan hücre kültür çalışmaları büyüme faktörünün aktif halde sisteme yüklenebildiğini ve hücre tutunması ve çoğalmasını arttırdığını göstermiştir. Jelatinin hücre tutunmasına etkisini test etmek amacıyla PCL / jelatin katmanı içeren ve içermeyen PCL/PLLA matrisleriyle hücre kültürü yapılmıştır. Jelatin PLLA ile değiştirildiğinde hücre tutunmasının önemli derecede yüksek oduğu görülmüştür. Tasarlanan hücre iskelelelerinde hücre farklılaşmasını incelemek amacıyla yağ dokusundan elde edilen mezenkimal kök hücreler (ADMSCs) kullanılmıştır ve sistem içindeki mikroküreler kemik morfojenik protein-2 (BMP-2) ile yüklenmiştir. Hücre iskelelerinin ADMSC hücrelerinin osteojenik farklılaşmasına etkisi çeşitli yöntemlerle test edilmiştir. Sonuçlara göre, tüm deneysel örnekler biyouyumlu olup, ADMSC hücrelerinin çoğalma ve farklılaşmasını arttırmıştır.

Nanofibrous double-layer matrices were prepared by electrospinning technique with the bottom layer formed from PCL (poly-ε-caprolactone) / PLLA (poly-l-lactic acid) blend nanofibers and the upper layer from PCL/Gelatin blend nanofibers. Gelatin microspheres were incorporated physically in the middle of these two layers for controlled growth factor delivery. This sandwich system prevented microsphere leakage from the scaffold. Bead-free nanofibers with uniform morphology could be obtained by 10% w/v concentrations of PCL/PLLA and PCL/Gelatin solutions. Microspheres prepared by 500-rpm stirring rate and cross-linked with 7.5% glutaraldehyde solution were chosen after in vitro release studies. The optimized conditions were used to prepare fibroblast growth factor-2 (FGF-2) loaded microspheres. Cell culture studies with FGF-2 loaded microspheres showed that the growth factor could be actively loaded into the system and enhanced the cell attachment and proliferation. To test the effect of gelatin on cell adhesion, cell culture was performed with PCL/PLLA matrices with or without PCL/Gelatin layer. Cell attachment was significantly higher when PLLA replaced by gelatin. To investigate cell differentiation on the designed scaffold system adipose tissue derived stem cells (ADMSCs) were used and microspheres within the scaffolds were loaded with bone morphogenic protein–2 (BMP-2). The effect of scaffolding on differentiation of ADMSCs towards osteogenic lineage was evaluated by various markers. According to the results, all experimental samples were biocompatible and supported the proliferation and differentiation of ADMSCs.