複合3次元足場は間葉系幹細胞をニューロン様細胞に分化させる

複合3次元足場は間葉系幹細胞をニューロン様細胞に分化させる
寄稿者: ファン・アオ、ワン・リン

ニューロンの増殖を防ぐ適切な微小環境がないため、神経系は損傷後に自己修復する能力がほとんどありません。したがって、神経幹細胞、足場、成長因子からなる神経組織工学は、損傷した神経組織の回復の可能性を高める可能性があります。導電性繊維の足場は、神経再生に適した微小環境を提供することができます。これを基に、ゴルバニ氏のチームは電界紡糸法を用いて神経再生を促す微小環境を構築した。

表 1: スキャフォールド関連のパラメータ 研究チームは、電界紡糸法で PLA サンプルを調製し、クロロホルム溶液に 10%、13%、15%、17%、20% (w/v) の濃度で溶解し、6 時間磁気撹拌しました。電界紡糸には10 mlシリンジを使用し、電圧は18 kV、シリンジポンプの注入量は3.8 ml/hでした。電界紡糸後、サンプルは凍結乾燥機を使用して 77 °C で 24 時間凍結乾燥されました。次に、ゼラチンとアルギン酸塩をそれぞれコーティング用に選択し、サンプルを紫外線にさらし、アルコールに浸し、真空乾燥させ、PBSとDMEM/F12で洗浄しました。図 1 に示すように、間葉系幹細胞が選択され、足場細胞の細胞生存と代謝が評価されました。


図 1 異なる濃度と細胞代謝活性の PLA スキャフォールドの SEM 顕微鏡写真 図 2 コーティングされた PLA スキャフォールドとコーティングされていない PLA スキャフォールドの比較 (15% w/v) 研究チームは、図 2 に示すように、使用されたポリ乳酸コーティングで細胞の親水性を向上させるために、ゼラチンやアルギン酸ナトリウムなどの親水性ポリマーを使用してスキャフォールド材料を改変しました。同時に、神経組織の成長を促進できる材料である多層カーボンナノチューブなど、神経細胞の特性に適応するための導電性フィルムがステントの表面にコーティングされています。


図3 スキャフォールドの引張強度と重量減少率。引張実験を通じて、チームは多孔度の増加が複合材料の機械的特性にさまざまな影響を与えることを発見しました。コーティングされたスキャフォールドはコーティングされていないスキャフォールドよりも機械的特性が高く、15wpサンプルは他の濃度よりも多孔度が高く、機械的特性が優れています。


図 4: 2D 培養と 3D 電気紡糸スキャフォールドで神経細胞のような細胞に分化する間葉系幹細胞の免疫蛍光染色結果。2D 培養と比較して、チームが構築した電気紡糸繊維スキャフォールド材料は、細胞分化を促進します。結果は、PLA の最適な親水性濃度は 15% w/v であることを示しました。ゼラチンやアルギン酸などのバイオポリマーを層ごとに自己組織化するアプローチで組み込むことで、導電性材料であるPLA / MWCNTナノファイバースキャフォールドを改良し、間葉系幹細胞のニューロン様細胞への分化能を高めました。さらに、この足場は幹細胞をニューロン様細胞に誘導するための微小環境を提供します。同時に、導電性カーボンナノチューブ複合スキャフォールドとバルプロ酸誘導を組み合わせると、NestinおよびNeuro-D1神経マーカーを持つニューロン様細胞へのMSCの分化転換に強い効果があることが示されました。

参考文献:
Ghorbani S、Tiraihi T、Soleimani M。バルプロ酸誘導と組み合わせた複合3Dスキャフォールドを使用した間葉系幹細胞のニューロン様細胞への分化。[J]。Journal of Biomaterials Applications、2018年、32(6)。


寄稿者: ファン・アオ、ワン・リン

出典:機械製造システム工学国家重点実験室

生物学

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