Sintesi di idrogel di matrice extracellulare della cartilagine decellularizzata
Summary
Questo articolo introduce un nuovo metodo per la sintesi di idrogel di matrice extracellulare di cartilagine decellularizzata (DC-ECM). Gli idrogel DC-ECM hanno un’eccellente biocompatibilità e forniscono un microambiente superiore per la crescita cellulare. Pertanto, possono essere scaffold cellulari ideali e sistemi di rilascio biologico.
Abstract
Gli idrogel della matrice extracellulare della cartilagine decellularizzata (DC-ECM) sono biomateriali promettenti per l’ingegneria tissutale e la medicina rigenerativa grazie alla loro biocompatibilità e alla capacità di imitare le proprietà naturali dei tessuti. Questo protocollo mira a produrre idrogel DC-ECM che imitano da vicino l’ECM nativo del tessuto cartilagineo. Il protocollo prevede una combinazione di disgregazione fisica e chimica e digestione enzimatica per rimuovere il materiale cellulare preservando la struttura e la composizione dell’ECM. Il DC-ECM è reticolato utilizzando un agente chimico per formare un idrogel stabile e biologicamente attivo. L’idrogel DC-ECM ha un’eccellente attività biologica, struttura spaziale e funzione di induzione biologica, nonché una bassa immunogenicità. Queste caratteristiche sono utili per promuovere l’adesione, la proliferazione, la differenziazione e la migrazione cellulare e per creare un microambiente superiore per la crescita cellulare. Questo protocollo fornisce una risorsa preziosa per ricercatori e clinici nel campo dell’ingegneria tissutale. Gli idrogel biomimetici possono potenzialmente migliorare lo sviluppo di efficaci strategie di ingegneria tissutale per la riparazione e la rigenerazione della cartilagine.
Introduction
L’ingegneria tissutale della cartilagine è un campo in rapido sviluppo che cerca di rigenerare il tessuto cartilagineo danneggiato o malato1. Una sfida chiave in questo campo è lo sviluppo di scaffold biomimetici in grado di supportare la crescita e la differenziazione dei condrociti, le cellule responsabili della produzione di cartilagine2. L’ECM del tessuto cartilagineo svolge un ruolo fondamentale nella regolazione del comportamento dei condrociti. DC-ECM è un’impalcatura efficace per applicazioni di ingegneria tissutale3.
Sono state sviluppate diverse tecniche per produrre DC-ECM dal tessuto cartilagineo, inclusi metodi chimici, enzimatici e fisici. Tuttavia, questi metodi spesso portano alla generazione di idrogel ECM che non sono sufficientemente biomimetici, il che limita il loro potenziale per l’uso in applicazioni di ingegneria tissutale 4,5. Pertanto, è necessario un metodo più efficace per la produzione di idrogel DC-ECM.
Lo sviluppo di questa tecnica è importante perché può far progredire il campo dell’ingegneria tissutale fornendo un nuovo approccio per la creazione di scaffold biomimetici in grado di supportare la rigenerazione e la riparazione dei tessuti. Inoltre, questa tecnica potrebbe essere facilmente adattata per produrre idrogel ECM da altri tessuti, ampliando così le sue potenziali applicazioni.
Nel più ampio corpus della letteratura, c’è stato un crescente interesse per l’utilizzo di DC-ECM come impalcatura per applicazioni di ingegneria tissutale6. Numerosi studi hanno dimostrato l’efficacia degli idrogel DC-ECM nel promuovere la crescita e la differenziazione cellulare in vari tessuti, tra cui la cartilagine 7,8. Pertanto, lo sviluppo di un protocollo per la produzione di idrogel DC-ECM che imitano da vicino l’ECM naturale del tessuto cartilagineo è un contributo significativo al campo.
Il protocollo presentato in questo documento risponde a questa esigenza fornendo un nuovo metodo per la produzione di idrogel DC-ECM che imitano da vicino l’ECM naturale del tessuto cartilagineo. Il protocollo prevede la decellularizzazione del tessuto cartilagineo, l’isolamento dell’ECM risultante e la creazione di un idrogel reticolando l’ECM con un polimero biocompatibile. L’idrogel risultante ha mostrato risultati promettenti nel sostenere la crescita e la differenziazione dei condrociti.
Protocol
Representative Results
Discussion
Questo protocollo fornisce un approccio sistematico per la preparazione di idrogel di matrice extracellulare della cartilagine decellularizzata che imitano da vicino l’ECM nativa del tessuto cartilagineo. Il protocollo prevede una combinazione di disgregazione fisica, chimica ed enzimatica per rimuovere il materiale cellulare preservando la struttura e la composizione dell’ECM. I passaggi critici del protocollo includono la regolazione del tempo e dei metodi di decellularizzazione e la garanzia di una decellularizzazione…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sponsorizzato dal Piano di Medicina e Tecnologia Sanitaria della Provincia di Zhejiang (2019KY050), dal Piano di Scienza e Tecnologia della Medicina Tradizionale Cinese della Provincia di Zhejiang (2019ZA026), dal Piano di Ricerca e Sviluppo Chiave nella Provincia di Zhejiang (Grant No.2020C03043), dal Piano di Scienza e Tecnologia della Medicina Tradizionale Cinese della Provincia di Zhejiang (2021ZQ021) e dalla Fondazione Provinciale di Scienze Naturali della Cina di Zhejiang (LQ22H060007).
Materials
| 1 M Tris-HCl, pH7.6 | Beyotime | ST776-100 mL | |
| 1 M Tris-HCl, pH8.0 | Beyotime | ST780-500 mL | |
| -80 °C Freezer | Eppendorf | F440340034 | |
| Deoxyribonuclease | Aladdin | D128600-80KU | |
| DNEasy Blood &Tissue Kit | Qiagen | No. 69506 | |
| GAG colorimetric quantitative detection kit | Shanghai Haling | HL19236.2 | |
| HCP-2 dryer | Hitachi | N/A | |
| Nanodrop8000 | Thermo Fisher | N/A | Spectrophotometer |
| PBS (10x) | Gibco | 70011044 | |
| Ribonuclease | Aladdin | R341325-100 mg | |
| Sigma500 | ZIESS | N/A | Scanning electron microscope |
| Spectra S | Thermo Fisher | N/A | Transmission electron microscope |
| Stainless steel sieve | SHXB-Z-1 | Shanghai Xinbu | |
| Triton X-100 | Beyotime | P0096-500 mL | |
| Trypsin | Gibco | 15050065 | |
| Ultraviolet lamp | Omnicure 2000 | N/A | |
| Vitamin B2 | Gibco | R4500-5G | |
| Vortex mixer | Shanghai Qiasen | 78HW-1 |
Riferimenti
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