پتانسیل الکتریکی مقیاس نانو و زبری سطح فسفات کلسیم، فنوتیپ استخوان زای سلول های استرومایی را افزایش می دهد

تاریخ انتشار: شنبه 26 خرداد 1397 | امتیاز: Article Rating

سلول های بنیادی مزانشیمی(MSCs) و استئوبلاست ها به بار الکتریکی و توپوگرافی سطحی زیست مواد پاسخ می دهند. این مطالعه روی ارتباط بین زبری سطوح فسفات کلسیم(CP) و پتانسیل الکتریکی آن ها(EP) در مقیاس های میکرو و نانو و نقش احتمالی این پارامترها در اثر روی تمایز و بلوغ استخوانی در شرایط آزمایشگاه فوکوس کرده است. یک پوشش فسفات کلسیمی روی بسترهای تیتانیومی رسوب داده شد و در مقیاس های میکرو و نانو مورد ویژگی یابی قرار گرفت. سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از چربی بالغ انسانی(hAMSCs) یا سلول های استرومایی پری ناتال مشتق از ریه انسانی(HLPSCs) روی سطح فسفات کلسیم کشت شدند تا رفتار سلول های بنیادی مزانشیمی برآورد شود. نشان داده شد که زبری، قطبیت غیر یکنواخت بار و پوشش فسفات کلسیمی و پتانسیل الکتریکی روی بستر تیتانیومی روی تمایز و بلوغ استخوانی سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از بافت چربی و سلول های استرومایی پری ناتال مشتق از ریه انسانی در شرایط آزمایشگاهی اثر می گذارند. پتانسیل الکتریکی سطحی القا شده بوسیله بار منفی، با افزایش زیری سطح در مقایسه میکرو افزایش یافت. صافی سطح در مقیاس نانو روی نشان های پتانسیل الکتریکی اثر می گذارد. بارهای الکتریکی منفی عمدتا درون میکرو و نانو سوکت های سطح پوشش دهنده تجمع پیدا کردند، در حالی که بارهای منفی غالبا در رأس برجستگی ها تشخیص داده شدند. سلول های استرومایی پری ناتال مشتق از ریه انسانی قرار گرفته در سوکت های سطح فسفات کلسیمی مارکرهای استئوبلاستی مانند استئوکلسین و آلکالین فسفاتاز را بیان کردند. توپوگرافی چند سطحی فسفات کلسیم قطبیت بار و پتانسیل الکتریکی را القا کرد و به طور کلی فنوتیپ استئوبلاستی سلول های استرومایی پری ناتال مشتق از ریه انسانی را افزایش داد. بار منفی پتانسیل الکتریکی و اهمیت آن در میکرو و نانو سوکت ها ممکن است فاکتورهای حساسی باشند که می توانند تمایز استئوبلاستی و بلوغ سلول های استرومایی انسانی را شروع کنند.

Materials (Basel). 2018 Jun 9;11(6). pii: E978. doi: 10.3390/ma11060978.

Nanoscale Electrical Potential and Roughness of a Calcium Phosphate Surface Promotes the Osteogenic Phenotype of Stromal Cells.

Khlusov IA1,2, Dekhtyar Y3, Sharkeev YP4,5, Pichugin VF6, Khlusova MY7, Polyaka N8, Tyulkin F9, Vendinya V10, Legostaeva EV11, Litvinova LS12, Shupletsova VV13, Khaziakhmatova OG14, Yurova KA15, Prosolov KA16,17.

Abstract

Mesenchymal stem cells (MSCs) and osteoblasts respond to the surface electrical charge and topography of biomaterials. This work focuses on the connection between the roughness of calcium phosphate (CP) surfaces and their electrical potential (EP) at the micro- and nanoscales and the possible role of these parameters in jointly affecting human MSC osteogenic differentiation and maturation in vitro. A microarc CP coating was deposited on titanium substrates and characterized at the micro- and nanoscale. Human adult adipose-derived MSCs (hAMSCs) or prenatal stromal cells from the human lung (HLPSCs) were cultured on the CP surface to estimate MSC behavior. The roughness, nonuniform charge polarity, and EP of CP microarc coatings on a titanium substrate were shown to affect the osteogenic differentiation and maturation of hAMSCs and HLPSCs in vitro. The surface EP induced by the negative charge increased with increasing surface roughness at the microscale. The surface relief at the nanoscale had an impact on the sign of the EP. Negative electrical charges were mainly located within the micro- and nanosockets of the coating surface, whereas positive charges were detected predominantly at the nanorelief peaks. HLPSCs located in the sockets of the CP surface expressed the osteoblastic markers osteocalcin and alkaline phosphatase. The CP multilevel topography induced charge polarity and an EP and overall promoted the osteoblast phenotype of HLPSCs. The negative sign of the EP and its magnitude at the micro- and nanosockets might be sensitive factors that can trigger osteoblastic differentiation and maturation of human stromal cells.

PMID: 29890754
ثبت امتیاز
نظرات
در حال حاضر هیچ نظری ثبت نشده است. شما می توانید اولین نفری باشید که نظر می دهید.
ارسال نظر جدید

تصویر امنیتی
کد امنیتی را وارد نمایید:

آرشیو سالانه
آرشیو سالانه
نظرات خوانندگان
نظرات خوانندگان