डीसेल्युलराइज्ड कार्टिलेज एक्स्ट्रासेल्युलर मैट्रिक्स हाइड्रोगेल का संश्लेषण
Summary
यह पेपर डीसेल्युलराइज्ड कार्टिलेज एक्स्ट्रासेल्युलर मैट्रिक्स (डीसी-ईसीएम) हाइड्रोगेल के संश्लेषण के लिए एक नई विधि का परिचय देता है। डीसी-ईसीएम हाइड्रोगेल में उत्कृष्ट जैव-रासायनिकता है और सेल विकास के लिए एक बेहतर माइक्रोएन्वायरमेंट प्रदान करता है। इसलिए, वे आदर्श सेल स्काफोल्ड्स और जैविक वितरण प्रणाली हो सकते हैं।
Abstract
डीसेल्युलराइज्ड कार्टिलेज एक्स्ट्रासेल्युलर मैट्रिक्स (डीसी-ईसीएम) हाइड्रोगेल उनकी जैव-रासायनिकता और प्राकृतिक ऊतक गुणों की नकल करने की क्षमता के कारण ऊतक इंजीनियरिंग और पुनर्योजी चिकित्सा के लिए आशाजनक बायोमैटेरियल्स हैं। इस प्रोटोकॉल का उद्देश्य डीसी-ईसीएम हाइड्रोगेल का उत्पादन करना है जो उपास्थि ऊतक के मूल ईसीएम की बारीकी से नकल करता है। प्रोटोकॉल में ईसीएम की संरचना और संरचना को संरक्षित करते हुए सेलुलर सामग्री को हटाने के लिए भौतिक और रासायनिक व्यवधान और एंजाइमेटिक पाचन का संयोजन शामिल है। डीसी-ईसीएम एक स्थिर और जैविक रूप से सक्रिय हाइड्रोगेल बनाने के लिए एक रासायनिक एजेंट का उपयोग करके क्रॉस-लिंक किया जाता है। डीसी-ईसीएम हाइड्रोगेल में उत्कृष्ट जैविक गतिविधि, स्थानिक संरचना और जैविक प्रेरण समारोह है, साथ ही साथ कम इम्युनोजेनेसिटी भी है। ये विशेषताएं सेल आसंजन, प्रसार, भेदभाव और प्रवासन को बढ़ावा देने और सेल विकास के लिए एक बेहतर माइक्रोएन्वायरमेंट बनाने के लिए फायदेमंद हैं। यह प्रोटोकॉल ऊतक इंजीनियरिंग के क्षेत्र में शोधकर्ताओं और चिकित्सकों के लिए एक मूल्यवान संसाधन प्रदान करता है। बायोमिमेटिक हाइड्रोगेल संभावित रूप से उपास्थि की मरम्मत और पुनर्जनन के लिए प्रभावी ऊतक इंजीनियरिंग रणनीतियों के विकास को बढ़ा सकते हैं।
Introduction
उपास्थि ऊतक इंजीनियरिंग एक तेजी से विकासशील क्षेत्र है जो क्षतिग्रस्त या रोगग्रस्त उपास्थि ऊतक1 को पुनर्जीवित करना चाहता है। इस क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण चुनौती बायोमिमेटिक स्काफोल्ड्स का विकास है जो चोंड्रोसाइट्स के विकास और भेदभाव का समर्थन कर सकता है, उपास्थि2 के उत्पादन के लिए जिम्मेदार कोशिकाएं। उपास्थि ऊतक का ईसीएम चोंड्रोसाइट्स के व्यवहार को विनियमित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। डीसी-ईसीएम ऊतक इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों के लिए एक प्रभावी मचानहै।
उपास्थि ऊतक से डीसी-ईसीएम का उत्पादन करने के लिए कई तकनीकों का विकास किया गया है, जिसमें रासायनिक, एंजाइमेटिक और भौतिक तरीके शामिल हैं। हालांकि, इन विधियों के परिणामस्वरूप अक्सर ईसीएम हाइड्रोगेल की पीढ़ी होती है जो अपर्याप्त रूप से बायोमिमेटिक होते हैं, जो ऊतकइंजीनियरिंग अनुप्रयोगों 4,5 में उपयोग के लिए उनकी क्षमता को सीमित करता है। इस प्रकार, डीसी-ईसीएम हाइड्रोगेल के उत्पादन के लिए अधिक प्रभावी विधि की आवश्यकता है।
इस तकनीक का विकास महत्वपूर्ण है क्योंकि यह बायोमिमेटिक स्काफोल्ड्स बनाने के लिए एक नया दृष्टिकोण प्रदान करके ऊतक इंजीनियरिंग के क्षेत्र को आगे बढ़ा सकता है जो ऊतक पुनर्जनन और मरम्मत का समर्थन कर सकता है। इसके अलावा, इस तकनीक को आसानी से अन्य ऊतकों से ईसीएम हाइड्रोगेल का उत्पादन करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है, जिससे इसके संभावित अनुप्रयोगों का विस्तार होता है।
साहित्य के व्यापक निकाय में, ऊतकइंजीनियरिंग अनुप्रयोगों के लिए एक मचान के रूप में डीसी-ईसीएम का उपयोग करने में रुचि बढ़ रही है। कई अध्ययनों ने उपास्थि 7,8 सहित विभिन्न ऊतकों में सेल विकास और भेदभाव को बढ़ावा देने में डीसी-ईसीएम हाइड्रोगेल की प्रभावशीलता का प्रदर्शन किया है। इसलिए, डीसी-ईसीएम हाइड्रोगेल के उत्पादन के लिए एक प्रोटोकॉल का विकास जो उपास्थि ऊतक के प्राकृतिक ईसीएम की बारीकी से नकल करता है, क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण योगदान है।
इस पेपर में प्रस्तुत प्रोटोकॉल डीसी-ईसीएम हाइड्रोगेल के उत्पादन के लिए एक नई विधि प्रदान करके इस आवश्यकता को संबोधित करता है जो उपास्थि ऊतक के प्राकृतिक ईसीएम की बारीकी से नकल करता है। प्रोटोकॉल में उपास्थि ऊतक को विघटित करना, परिणामस्वरूप ईसीएम को अलग करना और ईसीएम को जैव-संगत बहुलक के साथ क्रॉस-लिंक करके एक हाइड्रोगेल बनाना शामिल है। परिणामी हाइड्रोगेल ने चोंड्रोसाइट्स के विकास और भेदभाव का समर्थन करने में आशाजनक परिणाम दिखाए हैं।
Protocol
Representative Results
Discussion
यह प्रोटोकॉल विकोशिकीय उपास्थि बाह्य मैट्रिक्स हाइड्रोगेल की तैयारी के लिए एक व्यवस्थित दृष्टिकोण प्रदान करता है जो उपास्थि ऊतक के मूल ईसीएम की बारीकी से नकल करता है। प्रोटोकॉल में ईसीएम की संरचना औ…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह काम झेजियांग प्रांत की चिकित्सा और स्वास्थ्य प्रौद्योगिकी योजना (2019KY050), झेजियांग प्रांत की पारंपरिक चीनी चिकित्सा विज्ञान और प्रौद्योगिकी योजना (2019ZA026), झेजियांग प्रांत में प्रमुख अनुसंधान और विकास योजना (अनुदान संख्या 2020C03043), झेजियांग प्रांत की पारंपरिक चीनी चिकित्सा विज्ञान और प्रौद्योगिकी योजना (2021ZQ021), और झेजियांग प्रांतीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (LQ22H060007) द्वारा प्रायोजित किया गया था।
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
- Vega, S. L., Kwon, M. Y., Burdick, J. A. Recent advances in hydrogels for cartilage tissue engineering. European Cells & Materials. 33, 59-75 (2017).
- Yang, J., Zhang, Y. S., Yue, K., Khademhosseini, A. Cell-laden hydrogels for osteochondral and cartilage tissue engineering. Acta Biomaterialia. 57, 1-25 (2017).
- Bejleri, D., Davis, M. E. Decellularized extracellular matrix materials for cardiac repair and regeneration. Advanced Healthcare Materials. 8 (5), e1801217 (2019).
- Brown, M., Li, J., Moraes, C., Tabrizian, M., Li-Jessen, N. Y. K. Decellularized extracellular matrix: New promising and challenging biomaterials for regenerative medicine. Biomaterials. 289, 121786 (2022).
- Barbulescu, G. I., et al. Decellularized extracellular matrix scaffolds for cardiovascular tissue engineering: Current techniques and challenges. International Journal of Molecular Sciences. 23 (21), 13040 (2022).
- Zhang, W., Du, A., Liu, S., Lv, M., Chen, S. Research progress in decellularized extracellular matrix-derived hydrogels. Regenerative Therapy. 18, 88-96 (2021).
- Zhu, W., et al. Cell-derived decellularized extracellular matrix scaffolds for articular cartilage repair. International Journal of Artificial Organs. 44 (4), 269-281 (2021).
- Li, T., Javed, R., Ao, Q. Xenogeneic decellularized extracellular matrix-based biomaterials for peripheral nerve repair and regeneration. Current Neuropharmacology. 19 (12), 2152-2163 (2021).
- Xia, C., et al. Decellularized cartilage as a prospective scaffold for cartilage repair. Materials Science & Engineering C-Materials for Biological Applications. 101, 588-595 (2019).
- Chen, P., et al. Desktop-stereolithography 3D printing of a radially oriented extracellular matrix/mesenchymal stem cell exosome bioink for osteochondral defect regeneration. Theranostics. 9 (9), 2439-2459 (2019).
- Saldin, L. T., Cramer, M. C., Velankar, S. S., White, L. J., Badylak, S. F. Extracellular matrix hydrogels from decellularized tissues: Structure and function. Acta Biomaterialia. 49, 1-15 (2017).
- Yuan, X., et al. Stem cell delivery in tissue-specific hydrogel enabled meniscal repair in an orthotopic rat model. Biomaterials. 132, 59-71 (2017).
- Zheng, L., et al. Intensified stiffness and photodynamic provocation in a collagen-based composite hydrogel drive chondrogenesis. Advanced Science. 6 (16), 1900099 (2019).
- Young, J. L., Holle, A. W., Spatz, J. P.Nanoscale and mechanical properties of the physiological cell-ECM microenvironment. Experimental Cell Research. 343 (1), 3-6 (2016).
- Abdolghafoorian, H., et al. Effect of heart valve decellularization on xenograft rejection. Experimental and Clinical Transplantation. 15 (3), 329-336 (2017).
