هیدروژل های با کشش قابل تنظیم سرنوشت و فعالیت سلول های بنیادی را تنظیم می کند

تاریخ انتشار: جمعه 20 آذر 1394 | امتیاز: Article Rating

ماتریکس های خارج سلولی طبیعی (ECM )   ویسکوالاستیک بوده و شل شدگی کششی را نشان می دهند. با این حال، هیدروژل های مورد استفاده به عنوان ماتریکس های خارج سلولی مصنوعی برای کشت سه بعدی بطور معمول الاستیک هستند. در اینجا، ما یک روش موادی را برای تنظیم میزان شل شدگی کششی هیدروژل ها برای کشت سه بعدی، ضریب الاستیک اولیه مستقل هیدروژل، تخریب  و تراکم لیگاند چسبنده سلول گزارش می کنیم. ما دریافتیم که گسترش ،  تکثیر سلولی و تمایز استخوانی سلول های بنیادی مزانشیمی  (MSC)، همه و همه در سلول های کشت شده در ژل با شل شدگی سریعتر افزایش یافت. قابل توجه اینکه، سلول های بنیادی مزانشیمی یک ماتریکس غنی از کلاژن-1 معدنی شده مشابه با استخوان در هیدروژل های با شل شدگی سریع  با ضریب الاستیک اولیه 17 کیلو پاسکال تشکیل می دهند. ما همچنین نشان دادیم که اثرات شل شدگی کششی بواسطه اتصال لیگاند چسبنده ، انقباض اکتومیوزین و خوشه بندی مکانیکی لیگاندهای چسبنده می باشند. یافته های ما شل شدگی کششی را  به عنوان یک ویژگی کلیدی فعل و انفعالات سلول- ماتریکس خارج سلولی و به عنوان یک پارامتر مهم در طراحی زیست مواد برای کشت سلول برجسته می کند.

Nat Mater. 2015 Nov 30. doi: 10.1038/nmat4489. [Epub ahead of print]

Hydrogels with tunable stress relaxation regulate stem cell fate and activity.

Chaudhuri O1,2,3Gu L1,2Klumpers D1,2,4Darnell M1,2Bencherif SA1,2Weaver JC2Huebsch N1,5Lee HP3Lippens E2,6Duda GN6Mooney DJ1,2.

 

Abstract

Natural extracellular matrices (ECMs) are viscoelastic and exhibit stress relaxation. However, hydrogels used as synthetic ECMs for three-dimensional (3D) culture are typically elastic. Here, we report a materials approach to tune the rate of stress relaxation of hydrogels for 3D culture, independently of the hydrogel's initial elastic modulus, degradation, and cell-adhesion-ligand density. We find that cell spreading, proliferation, and osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells (MSCs) are all enhanced in cells cultured in gels with faster relaxation. Strikingly, MSCs form a mineralized, collagen-1-rich matrix similar to bone in rapidly relaxing hydrogels with an initial elastic modulus of 17 kPa. We also show that the effects of stress relaxation are mediated by adhesion-ligand binding, actomyosin contractility and mechanical clustering of adhesion ligands. Our findings highlight stress relaxation as a key characteristic of cell-ECM interactions and as an important design parameter of biomaterials for cell culture.

PMID: 26618884
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