ساخت و ارزیابی داربست کامپوزیت پلی کاپرولاکتونی حاوی نانوذرات مغناطیسی جهت تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از بافت چربی به سلول های استئوبلاستی

Abstract

مقدمه: مهندسی بافت استخوان (BTE) به عنوان جایگزینی برای درمان‌های مرسوم برای نقایص استخوانی که به طور خودبخودی درمان نمی شوند، معرفی شده است. اخیرا نشان داده شده است که تحریک مغناطیسی باعث افزایش اتصال سلول¬های بنیادی به داربست¬ها می شود و همچنین رشد و تمایز استئوبلاستی سلولهای بنیادی را افزایش میدهد. کلاژن تیپI به عنوان ماده اصلی تشکیل دهنده ماتریکس خارج سلولی استخوان نقشی اساسی در اتصال سلولی و به دنبال آن تمایز استخوانی سلول های بنیادی و تشکیل بافت استخوانی ایفا می کند. که استفاده از این ویژگی ها در کنار هم می تواند نتایج درمان به وسیله مهندسی بافت را بهبود بخشد. دراین مطالعه از یک داربست نانوکامپوزیتی چند لایه با خاصیت مغناطیسی متشکل از پلی کاپرولاکتون و کلاژن نوعI برای بررسی تمایز استخوانی سلول-های بنیادی مزانشیمی به سلول های استئوبلاستی و تشکیل بافت استخوانی استفاده شد. روش ها: ابتدا نانوذرات مغناطیسی آهن (Fe3O4) تهیه و ویژگی های فیزیکوشیمیایی مورد ارزیابی قرار گرفت. اندازه و مورفولوژي سطح داربست به وسیله SEM و TEM، خاصیت مغناطیسي داربست توسط VSM و استحكام مكانیكي داربست توسط نمودار STRESS-STRAIN بررسي شد. جهت بررسي اتصال سلول های بنیادی مزانشیمی بافت چربی (ADSCs) و ارزیابي موقعیت و حضور آن ها بر روي داربست¬ها از SEM و رنگ آمیزی DAPI استفاده شد. تست MTT assay برای بررسی میزان زیست سازگاری داربست ها مورد استفاده قرار گرفت. برای بررسی میزان تمایز استئوبلاستی سلول های بنیادی کشت شده از رنگ آمیزی آلکالین فسفاتاز و آلیزارین رد استفاده شد. برای بررسی بیان ژن ها و پروتئین های مرتبط با تمایز استخوانی از RT-PCR و وسترن بلاتینگ استفاده شد. یافته ها: نتایج نشان داد که تهیه نانوذرات مغناطیسی به خوبی صورت گرفته و اندازه آن¬ها در حدود 15 الی 30 نانومتر می باشد. تهیه داربست¬های کامپوزیتی به صورتی انجام گرفت که ساختار طبیعی کلاژن درون داربست حفظ شود. نانوذرات مغناطیسی به کار برده شده در ساختار داربست ها باعث بهبود استحکام مکانیکی، خاصیت آبدوستی و زیست سازگاری داربست های نانوکامپوزیتی می شود. همچنین این نانوذرات به همراه کلاژن تیپI باعث افزایش اتصال سلولی، رشد و تمایز استخوانی سلول های بنیادی مزانشیمی می شود. بعلاوه نتایج نشان داد که نانوذرات Fe3O4 به همراه کلاژن تیپI حتی در محیط بدون عوامل استخوان¬زایی باعث تمایز استخوانی سلول های بنیادی مزانشیمی می شود. نتیجه گیری: داربست های نانوکامپوزیتی بر پایه PCL/Col I حاوی نانوذرات مغناطیسی که در ساختار آن ها کلاژن تیپI شکل طبیعی خود را حفظ کرده است باعث افزایش اتصال، رشد و تمایز سلولی سلول های بنیادی شده و همچنین تشکیل بافت استخوانی را القا می-کنند. استفاده از این عوامل در کنار هم در تهیه داربست های کامپوزیتی می تواند نویدبخش آینده روشن در ترمیم و بازسازی بافت های استخوانی آسیب دیده باشد.