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Article de méthode

Fabrication d’une nanomatrice biomimétique avec nanotubes de base Janus et fibronectine pour l’adhérence aux cellules souches

3.4K vues

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DOI :

10.3791/61317

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10 mai 2020

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Dans cet article

Résumé

L’objectif de ce protocole est de montrer l’assemblage d’une nanomatrix biomimétique (NM) avec des nanotubes de base Janus (JBNTs) et de la fibronectine (FN). Lorsqu’ils sont co-cultivés avec des cellules souches mésenchymales humaines (HMSCs), les MR présentent une excellente bioactivité en encourageant l’adhérence hMSCs.

Résumé

Un NM biomimétique a été développé pour servir d’échafaudage biologique d’ingénierie tissulaire, qui peut améliorer l’ancrage des cellules souches. Le NM biomimétique est formé à partir de JBNTs et FN par auto-assemblage dans une solution aqueuse. Les JBNT mesurent de 200 à 300 μm de longueur avec des canaux creux hydrophobes intérieurs et des surfaces hydrophiliques extérieures. Les JBNT sont facturés positivement et les NF sont facturés négativement. Par conséquent, lorsqu’ils sont injectés dans une solution aqueuse neutre, ils sont collés entre eux par liaison non rentable pour former les faisceaux NM. Le processus d’auto-assemblage est terminé en quelques secondes sans aucun initiateur chimique, source de chaleur ou lumière UV. Lorsque le pH de la solution NM est inférieur au point isoélectrique des FN (pI 5.5-6.0), les faisceaux NM s’auto-libèrent en raison de la présence d’un FN chargé positivement.

NM est connu pour imiter la matrice extracellulaire (ECM) morphologiquement et, par conséquent, peut être utilisé comme un échafaudage injectable, qui fournit une excellente plate-forme pour améliorer l’adhérence hMSC. L’analyse de la densité cellulaire et les expériences d’imagerie par fluorescence ont indiqué que les MR augmentaient considérablement l’ancrage des HMC par rapport au contrôle négatif.

Introduction

Les cellules souches mésenchymales humaines (HMSCs) ont montré le potentiel d’auto-renouvellement et d’auto-différenciation le long de différentes lignées mésenchymales, ce qui contribue à la régénération et à l’entretien destissus 1. Basé sur le potentiel de différenciation, hMSCs sont considérés comme candidats pour des dommages mésenchymal de tissu et thérapie hématopoieticde désordre 2. HMSCs ont montré la capacité de favoriser la guérison des plaies en augmentant la réparation des tissus, l’angiogenèse, et la réduction de l’inflammation3. Toutefois, sans l’aide biochimique ou biomatériaux, l’....

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Protocole

1. Synthèse des JBNT

REMARQUE : Le monomère JBNT a été préparé tel qu’il a étépublié précédemment 11.

  1. Synthèse du composé A1
    1. Préparer une solution contenant 8,50 g d’acide 2-cyanoacétique et 9,80 g d’éthylcarbamate dans 25 mL de toluène et 2,5 mL de N, N-diméthylformamide. Ajouter 4,90 mL de chlorure de phosphoryl dans le sens de la goutte. Chauffer ensuite le mélange à 70 °C et continuer à remuer pendant 1,5 h.
    2. Refroidir le mélange de réaction à température ambiante et verser 100 g d’eau glacée. Extraire la couche aqueuse avec de l’acétate éthylique (3 x 250 mL) et laver avec 100 mL de s....

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Résultats

Nos études ont découvert que la formation du NM des JBNT et du FN est rapide, ce qui s’est produit en 10 secondes. Comme le montre la figure 2,la floccule blanche a été obtenue lorsque la solution JBNT a été mélangée à la solution FN et pipetted à plusieurs reprises. Le processus de formation de NM est complètement biomimétique. Aucun stimulus externe n’est nécessaire. Le processus de fabrication est beaucoup plus facile que celui de certains biomatériaux émergents, qui est basé sur la lumiè.......

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Discussion

Dans cette étude, nous avons développé un NM biomimétique auto-assemblé, qui a été formé avec des JBNTs inspirés de l’ADN et fn. Lors de la préparation de la solution JBNT, la poudre lyophilisée JBNT devrait être dissoute dans l’eau au lieu de PBS parce que PBS provoquera l’agglomération de JBNTs, ce qui inhibe leur assemblage. En outre, le NM devrait également être assemblé dans l’eau si nous voulons observer les structures nano-fibriles du NM, parce que le sel dans PBS se regroupera avec des fibres NM, ce qui peut rédu.......

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Déclarations de divulgation

Le Dr Yupeng Chen est cofondateur de NanoDe Therapeutics, Inc.

Remerciements

Ces travaux sont soutenus financièrement par les NIH (Grants 1R01AR072027-01, 1R03AR069383-01), NSF Career Award (1653702) et l’Université du Connecticut.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
1,2-dichloroéthaneAlfa Aesar39121
Acide 2-cyanoacétiqueSigma-AldrichC88505
4-DiméthylaminopyridineTCI AmericaD1450
8 puits Couverture à chambreThermo Fisher155409
Plaque à 96 puitsCorning353072
éthanolabsoluThermo FisherBP2818500
acétoneSigma-Aldrich179124
acétonitrileSigma-Aldrich34851
allylamineSigma-Aldrich145831
Basic Nettoyant PlasmaHarrick PlasmaPDC32G
Acide citriqueSigma-Aldrich251275
concentré acide chlorhydriqueSigma-AldrichH1758
Eau désioniséeThermo Fisher15230147
dichlorométhaneSigma-Aldrich270997
éther diéthyliqueSigma-Aldrich296082
dicarbonate de di-tert-butyleSigma-Aldrich361941
acétate d’éthyleSigma-Aldrich319902
éthylcarbamateSigma-AldrichU2500
FibronectineThermo FisherPHE0023
solution fixatrice (formaldéhyde à 4 % préparée dans du PBS)Thermo FisherR37814
chlorhydrate de guanidiniumAlfa AesarA13543
hexanesSigma-Aldrich227064
Humain cellules souches mésenchymateusesLonzaPT-2501
méthanolSigma-Aldrich34860
iodure de méthyleSigma-Aldrich289566
N,N-diisopropyléthylamineAlfa AesarA17114
N,N-diméthylformamideSigma-Aldrich227056
N-méthylmorpholine N-oxydeAlfa AesarA19802
Tétraoxyde d’osmiumAlfa Aesar45385
Pénicilline-StreptomycineThermo Fisher15140163
solution tampon de phosphateThermo Fisher20012050
chlorure de phosphoryleSigma-Aldrich201170
carbonate de potassiumSigma-Aldrich347825
colonne en phase inverseThermo Fisher25305-154630
Rhodamine PhalloïdineThermo FisherR415
gel de siliceTCI AmericaS0821
bicarbonatede sodium Sigma-AldrichS6014
éthoxyde de sodiumAlfa AesarL13083
périodide de sodiumSigma-Aldrich71859
sulfate de sodiumSigma-Aldrich239313
sulfite de sodiumSigma-AldrichS0505
triacétoxyborohydrure de sodiumAlfa AesarB22060
spectrophotomètre(NanoDrop One/Onec UV-Vis)Thermo FisherND-ONE-W
Croissance de cellules souches BulletKitLonzaPT-3001
tétrahydrofuraneSigma-Aldrich401757
thioanisoleSigma-AldrichT28002
toluèneSigma-Aldrich179418
triéthylamineAlfa AesarA12646
acide trifluoroacétiqueAlfa AesarA12198
Triton X-100Thermo FisherHFH10
Solution trypsine-EDTAThermo Fisher25200056

Références

  1. Yao, W., et al. Improved mobilization of exogenous mesenchymal stem cells to bone for fracture healing and sex difference. Stem Cells. 34 (10), 2587-2600 (2016).
  2. Salasznyk, R. M., Williams, W. A., Boskey, A., Batorsky, A., Plopper, G. E.

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Réimpressions et autorisations

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