Synthèse d’hydrogels de matrice extracellulaire de cartilage décellularisé
Summary
Cet article présente une nouvelle méthode pour la synthèse d’hydrogels de matrice extracellulaire cartilagineuse décellularisée (DC-ECM). Les hydrogels DC-ECM ont une excellente biocompatibilité et fournissent un microenvironnement supérieur pour la croissance cellulaire. Par conséquent, ils peuvent être des échafaudages cellulaires et des systèmes d’administration biologique idéaux.
Abstract
Les hydrogels de matrice extracellulaire cartilagineuse décellularisée (DC-ECM) sont des biomatériaux prometteurs pour l’ingénierie tissulaire et la médecine régénérative en raison de leur biocompatibilité et de leur capacité à imiter les propriétés naturelles des tissus. Ce protocole vise à produire des hydrogels DC-ECM qui imitent étroitement l’ECM natif du tissu cartilagineux. Le protocole implique une combinaison de perturbation physique et chimique et de digestion enzymatique pour éliminer le matériel cellulaire tout en préservant la structure et la composition de l’ECM. Le DC-ECM est réticulé à l’aide d’un agent chimique pour former un hydrogel stable et biologiquement actif. L’hydrogel DC-ECM a une excellente activité biologique, une structure spatiale et une fonction d’induction biologique, ainsi qu’une faible immunogénicité. Ces caractéristiques sont bénéfiques pour favoriser l’adhésion, la prolifération, la différenciation et la migration cellulaires et pour créer un microenvironnement supérieur à la croissance cellulaire. Ce protocole constitue une ressource précieuse pour les chercheurs et les cliniciens dans le domaine de l’ingénierie tissulaire. Les hydrogels biomimétiques peuvent potentiellement améliorer le développement de stratégies efficaces d’ingénierie tissulaire pour la réparation et la régénération du cartilage.
Introduction
L’ingénierie du tissu cartilagineux est un domaine en plein développement qui cherche à régénérer le tissu cartilagineux endommagé ou malade1. L’un des principaux défis dans ce domaine est le développement d’échafaudages biomimétiques capables de soutenir la croissance et la différenciation des chondrocytes, les cellules responsables de la production du cartilage2. L’ECM du tissu cartilagineux joue un rôle essentiel dans la régulation du comportement des chondrocytes. DC-ECM est un échafaudage efficace pour les applications d’ingénierie tissulaire3.
Un certain nombre de techniques ont été développées pour produire de la DC-ECM à partir de tissu cartilagineux, y compris des méthodes chimiques, enzymatiques et physiques. Cependant, ces méthodes aboutissent souvent à la génération d’hydrogels ECM insuffisamment biomimétiques, ce qui limite leur potentiel d’utilisation dans les applications d’ingénierie tissulaire 4,5. Il est donc nécessaire de disposer d’une méthode plus efficace pour produire des hydrogels DC-ECM.
Le développement de cette technique est important car il peut faire progresser le domaine de l’ingénierie tissulaire en fournissant une nouvelle approche pour créer des échafaudages biomimétiques qui peuvent soutenir la régénération et la réparation des tissus. De plus, cette technique pourrait être facilement adaptée pour produire des hydrogels ECM à partir d’autres tissus, élargissant ainsi ses applications potentielles.
Dans l’ensemble de la littérature, il y a eu un intérêt croissant pour l’utilisation de la DC-ECM comme échafaudage pour les applications d’ingénierie tissulaire6. De nombreuses études ont démontré l’efficacité des hydrogels DC-ECM dans la promotion de la croissance et de la différenciation cellulaires dans divers tissus, dont le cartilage 7,8. Par conséquent, le développement d’un protocole pour la production d’hydrogels DC-ECM qui imitent étroitement l’ECM naturelle du tissu cartilagineux est une contribution significative au domaine.
Le protocole présenté dans cet article répond à ce besoin en fournissant une nouvelle méthode de production d’hydrogels DC-ECM qui imitent étroitement l’ECM naturelle du tissu cartilagineux. Le protocole consiste à décellulariser le tissu cartilagineux, à isoler l’ECM résultante et à créer un hydrogel en réticulant l’ECM avec un polymère biocompatible. L’hydrogel qui en résulte a montré des résultats prometteurs dans le soutien de la croissance et de la différenciation des chondrocytes.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ce protocole fournit une approche systématique pour la préparation d’hydrogels de matrice extracellulaire cartilagineuse décellularisée qui imitent étroitement la MEC native du tissu cartilagineux. Le protocole implique une combinaison de perturbations physiques, chimiques et enzymatiques pour éliminer le matériel cellulaire tout en préservant la structure et la composition de l’ECM. Les étapes critiques du protocole comprennent l’ajustement du temps et des méthodes de décellularisation et la garantie d?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été parrainé par le Plan de la médecine et des technologies de la santé de la province du Zhejiang (2019KY050), le Plan de science et de technologie de la médecine traditionnelle chinoise de la province du Zhejiang (2019ZA026), le Plan clé de recherche et de développement de la province du Zhejiang (subvention n° 2020C03043), le Plan de science et de technologie de la médecine traditionnelle chinoise de la province du Zhejiang (2021ZQ021) et la Fondation provinciale des sciences naturelles du Zhejiang de Chine (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 |
References
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