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方法論記事

生体材料に対する細胞毒性と細胞応答へのアクセス

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DOI:

10.3791/61512

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2021年7月8日

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* These authors contributed equally

この記事について

サマリー

この方法論は、フローサイトメトリー、RT-PCR、免疫細胞化学、およびその他の細胞および分子生物学的手法を含む生存率アッセイおよび表現型分析を使用して、可溶性抽出物の調製を通じて生体材料の細胞毒性を評価することを目的としています。

要約

生体材料はヒト組織と直接的または間接的に接触するため、その細胞毒性を評価することが重要です。この評価はいくつかの方法で実行できますが、使用するアプローチの間に大きな不一致が存在し、再現性と得られた結果の比較が損なわれます。本論文では、歯科用生体材料に使用する可溶性抽出物を用いて生体材料の細胞毒性を評価するためのプロトコルを提案する。抽出物の調製は、ペレットの製造から培養培地での抽出まで、詳細に説明されています。生体材料の細胞毒性評価は、MTTアッセイを使用した代謝活性、スルホルホダミンB(SBR)アッセイを使用した細胞生存率、フローサイトメトリーを使用した細胞死プロファイル、およびMay-Grünwald Giemsaを使用した細胞形態に基づいています。細胞毒性評価に加えて、免疫細胞化学およびPCRによって評価された特異的マーカーの発現に基づいて細胞機能を評価するためのプロトコルが記載されている。このプロトコルは、抽出物の方法論を使用して、再現性のある堅牢な方法で、生体材料の細胞毒性および細胞効果評価のための包括的なガイドを提供します。

概要

生体適合性は、局所的および全身的な損傷のない、組織を統合し、好ましい治療反応を誘発する材料の能力として定義することができます1,2,3。生体適合性評価は、医療用材料の開発に不可欠です。したがって、このプロトコルは、新しい生体材料の開発を目指す、または既存の生体材料の新しいアプリケーションの研究を目指すすべての研究者に体系的かつ包括的なアプローチを提供します。

in vitro細胞毒性試験は、初代細胞培養または細胞株を用いた生体適合性評価の第1段階として広く使用されています。結果は、潜在的な臨床応用の最初の指標を構成します。この試験は、生体材料の開発に不可欠であることに加えて、EUAおよびEU規制当局(FDAおよびCE認証)4,5,6,7,8からの市場導入に関する現在の規制に準拠するために必須です。さらに、生物医学研究における標準化された試験は、類似の生体材料またはデバイ....

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プロトコル

1.ペレットの準備

  1. PVCプレートに既知寸法の円形の穴を開けることにより、ポリ塩化ビニル(PVC)型を作製する。
    注意: PVC成形品はさまざまなサイズで作ることができます。式 A= h(2πr)+2πr2 (r: 円柱の半径、h: 円柱の高さ) を使用して、PVC 金型の接触面を計算します。
  2. 製造元の指示に従って、実験の開始にできるだけ近いところで試験する生体材料を準備します。
    注:ペースト/ペースト製剤の生体材料の調製のために、適切な量のベースペーストと触媒を混合スパチュラで手動で混合します。液体および粉末の配合に基づく他の材料については、製造元の指示に従うか、新しい材料に適した指示に従って、手動のへらまたは振動を伴う機械的混合を実行する必要があります。液体材料の場合、このステップは必要ありません。手順 2 でプロトコルを開始します。
  3. へらで型の上に生体材料を置き、適切な時間に設定します。
    注意: 生体材料の硬化時間と設定条件は、製造元の指示に従うか、新しい材料に適している必要があります。
  4. 固めた後、生体材料のペレットをPVC型から取り出し、容器に入れます(6ウェルプレートまたはペトリ皿を使用できます)。
  5. ペレットを紫外線(UV)ランプの下に各面で20分間置き、滅菌します。

2. 生体材料抽出物の入手

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結果

ここでの代表的な結果は、歯科用生体材料の研究に関するものです。抽出物の方法論により、代謝活性(図2)、細胞生存率、細胞死プロファイルと細胞形態(図3)、および特定のタンパク質発現(図4)への影響に関して、歯科材料に曝露した後の細胞毒性プロファイルと細胞機能を得ることができます。

MTTアッセイは、材料の細胞毒性の概要を簡単な方法ですばやく得るために使用されます。2つ以上の材料を比較することができます(図2)。低濃度(6.25%)および中濃度(50%)の場合でも、代謝活性の大幅な低下は、より高い毒性を示します(図2a)。同時に、細胞毒性の低い物質は、より軽いか、または還元されない(図2b)。異なる時点間の比較により、より即時の細胞.......

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ディスカッション

このプロトコルは、組織と接触する生体材料のin vitro細胞毒性の評価を指すISO 10993-5を考慮して設計され、生体適合性を評価し、研究の再現性に貢献する21。これは科学における懸念の高まりであり、多くの著者は、in vitro研究の実験デザインですでにこれらの推奨事項に従っています15、22、23、24、25、26、27、28。

提案された方法論は、細胞生物学の最も関連性の高い側.......

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開示事項

著者には、競合する金銭的利益やその他の利益相反はありません。

謝辞

GAI 2013 (コインブラ大学医学部);CIBBは、戦略プロジェクトUIDB/04539/2020およびUIDP/04539/2020(CIBB)を通じて、FCT(科学技術財団)を介して国家基金によって資金提供されています。細胞株MDPC-23を提供してくれたミシガン大学デンタルスクールのJacques Nörに感謝します。

....

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
無水エタノールメルク ミリポア100983
アキュターゼギブコA1110501ステムプロ アキュタス 細胞解離試薬
ALDH 抗体サンタクルス バイオテクノロジーSC166362
アネキシン V FITCBD バイオサイエンス556547
抗生物質 抗真菌剤溶液シグマA5955
BCAアッセイThermo Scientific23225Pierce BCA Protein Assay Kit
ウシ血清アルブミンSigmaA9418
CaCl2Sigma10035-04-8
CD133抗体Miteny Biotec293C3-APCアロフィコシアニン(APC)
CD24抗体BD Biosciences658331アロフィコシアニン-H7(APC-H7)
CD44抗体Biolegend103020Pacific Blue (PB)
Cell strainerBD Falcon35234040 µM
コラゲナーゼ、IV 型Gibco17104-019
cOmplete MiniRoche118 361 700 0
DAB + ChromogenDakoK3468
DithiothreitolSigma43815
DMEM-F12SigmaD8900
DNAse IRoche11284932001
DSP (M-20)抗体、1:100Santa Cruz BiotechnologyLS-C20939
ECC-1ATCCCRL-2923ヒト子宮内膜腺癌細胞株
上皮成長因子ΣE9644
Hepes 0.01 MΣMFCD00006158
線維芽細胞増殖因子 基本ΣF0291
Giemsa Stain, modified GS-500シグマMFCD00081642
グリセロールDakoC0563
血球計算盤VWRHERE1080339
HCC1806ATCCCRL-2335ヒト乳腺扁平上皮がん細胞株
インスリン、トランスフェリン、セレン 溶液Gibco41400045
May-Grünwald Stain MG500SigmaMFCD00131580
MCF7ATCCHTB-22ヒト乳腺がん細胞株
メチルセルロースAlfaAesar45490
NaClJMGS37040005002212
ポリクローナルウサギ抗ヤギ免疫グロブリン/ HRP、1:100DakoG-21234
ポリ(2-ヒドロキシエチルメタクリレートΣP3932
プトレシンΣP7505
RL95-2ATCCCRL-1671ヒト子宮内膜がん細胞株
デオキシコール酸ナトリウムJMSEINECS 206-132-7
ドデシル硫酸ナトリウムΣ436143
基質バッファーダコ926605
トリスJMGS20360000BP152112
Triton-X 100Merck108603
Trypan blueSigmaT8154
Trypsin-EDTASigmaT4049
βアクチン抗体SigmaA5316

参考文献

  1. Williams, D. F. On the mechanisms of biocompatibility. Biomaterials. 29 (20), 2941-2953 (2008).
  2. Bruinink, A., Luginbuehl, R. Evaluation of biocompatibility using in vitro methods: interpretation and limitations. Advances in Biochemical Engineerin....

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再版と許可

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