تأثیر تثبیت RGD بر زیست‌سازگاری داربست اکسید سلولز برای مهندسی بافت استخوان

محمودی, مظفر; صمدی کوچکسرایی, علی; نعیمی جمال, محمدرضا; سامانی, سعید; یعقوبی, مختار

تأثیر تثبیت RGD بر زیست‌سازگاری داربست اکسید سلولز برای مهندسی بافت استخوان

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسندگان

¹ مربی، گروه رادیولوژی، دانشکده‌ی پیراپزشکی، دانشگاه علوم پزشکی کردستان، سنندج، ایران

² استادیار، گروه مهندسی بافت، دانشکده‌ی فن‌آوری‌های نوین پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی ایران، تهران، ایران

³ دانشیار، گروه شیمی آلی، دانشکده‌ی شیمی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

⁴ دانشجوی دکتری، گروه مهندسی بافت، دانشکده‌ی فن‌آوری‌های نوین، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران

⁵ مربی، گروه اتاق عمل، دانشکده‌ی پرستاری و مامایی، دانشگاه علوم پزشکی کردستان، سنندج، ایران

چکیده

مقدمه: از کارافتادگی بافت‌های انسانی ناشی از انواع آسیب‌دیدگی‌ها، یکی از پرهزینه‌ترین و جدی‌ترین مشکلات در سلامت انسان است و اثر مستقیم بر کیفیت زندگی دارد. مهندسی بافت، به عنوان یک استراتژی مبتنی بر داربست، از جمله حوزه‌های تحقیقاتی امیدوار کننده‌ای است که می‌تواند علاوه بر فراهم کردن بافت و ارگان برای پیوند، چشم‌انداز جدیدی را برای درمان بیماران باز کند. دانشمندان حوزه‌های مختلف کوشیده‌اند تا با وظیفه‌مند کردن داربست، به تعاملات سطحی سلول‌های خاص دست یابند.روش‌ها: پودر سلولز با استفاده از گاز 2NO اکسید شد و داربست متخلخل به روش پرس خشک آماده گردید. پپتید RGD به سطح داربست متصل گردید تا یک داربست هیبریدی ساخته شود. داربست با FTIR (Fourier transform infrared spectroscopy) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM یا Scanning electron microscope) مشخصه‌یابی شد و زیست‌سازگاری آن با استفاده از آزمون MTT [3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide] ارزیابی گردید. نتایج FTIR، اکسیداسیون سلولز و تشکیل پیوند بین سطح داربست و RGD را تأیید کرد. ریزساختار متخلخل با اندازه‌ی تخلخل مناسب نیز به تأیید SEM رسید.یافته‌ها: آنالیز سلولز اکسید شده با FTIR، حاکی از اکسیداسیون موفق پودر و اتصال پپتید RGD به آن از طریق گروه‌های کربوکسیل بود. اندازه‌ی حفرات داربست نیز برای ورود سلول‌ها مناسب بود. با اندازه‌گیری فعالیت متابولیکی سلول‌ها با استفاده از آزمون MTT مشخص گردید که تثبیت RGD بر سطح داربست، اثر قابل توجهی بر تکثیر سلولی داشته است.نتیجه‌گیری: ساختار متخلخل و زیست‌سازگاری زیاد، از مزایای داربست هیبریدی ساخته شده بود. اکسیداسیون سلولز، شرایط مناسبی را برای تثبیت RGD بر سطح داربست و در نتیجه، بهبود زیست‌سازگاری آن فراهم کرد. به علاوه، وجود حفرات با اندازه‌ی مناسب برای ورود استئوبلاست‌ها، داربست را کاندیدای خوبی برای مهندسی بافت استخوان کرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of RGD Immobilization on Biocompatibility of Oxidized Cellulose Scaffold in Bone Tissue Engineering

نویسندگان [English]

Mozaffar Mahmoodi ¹
Ali Samadi-Kuchaksaraei ²
Mohammad Reza Naimi-Jamal ³
Saeed Samani ⁴
Mokhtar Yaghubi ⁵

¹ Instructor, Department of Radiology, School of Paramedical Sciences, Kurdistan University of Medical Sciences, Sanandaj, Iran

² Assistant Professor, Department of Tissue Engineering, School of Advanced Technologies in Medicine, Iran University of Medical Sciences, Tehran, Iran

³ Associate Professor, Department of Organic Chemistry, School of Chemistry, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran

⁴ PhD Student, Department of Tissue Engineering, School of Advanced Technologies in Medicine, Tehran University of Medical Sciences, Tehran, Iran

⁵ Instructor, Department of Operating Room, School of Nursing and Midwifery, Kurdistan University of Medical Sciences, Sanandaj, Iran

چکیده [English]

Background: Human tissue failures caused by different damages or injuries are the most serious and costly problems in health care and have direct effect on life quality. Tissue Engineering, as a scaffold-based strategy, provides promising research field and may offer innovative viewpoints to treat diseases. Scientists in various fields have tried to functionalize polymers to achieve special surface cell interactions.Methods: Cellulose powder was oxidized with NO2 gas and the porous scaffold was fabricated via dry pressing. RGD peptide was immobilized on the surface of scaffold via grafting to make a hybrid scaffold. The hybrid scaffold was characterized by FTIR (Fourier transform infrared spectroscopy) and SEM (Scanning electron microscope) and its biocompatibility was examined through MTT [3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide] assay.Findings: FTIR results proved oxidization of cellulose and bonding between scaffold surface and RGD. Porous microstructure having suitable size was confirmed via SEM. The results of MTT showed significant increase of viable cells on hybrid scaffold.Conclusion: Porous structure and high biocompatibility were benefits of prepared hybrid scaffold. Cellulose oxidation can present suitable condition for RGD immobilization caused to enhance biocompatibility. In addition, existing pores in good size conditioned hybrid scaffold to engineer bone tissue.

کلیدواژه‌ها [English]

Cellulose
Oxidized-RGD peptide
Tissue engineering

مراجع

Puppi D, Chiellini F, Piras AM, Chiellini E. Polymeric materials for bone and cartilage repair. Prog Polym Sci 2010; 35(4): 403-40.
Standring S. Gray's anatomy: The anatomical basis of clinical practice. 40th ed. London, UK: Churchill Livingstone; 2008.
Zadegan S, Hossainalipour M, Ghassai H, Rezaie HR, Naimi-Jamal MR. Synthesis of cellulosenanohydroxyapatite composite in 1-n-butyl-3-methylimidazolium chloride. Ceram Int 2010; 36(8): 2375-81.
Bartouilh de Taillac L, Porte-Durrieu MC, Labrugere C, Bareille R, Amedee J, Baquey C. Grafting of RGD peptides to cellulose to enhance human osteoprogenitor cells adhesion and proliferation. Compos Sci Technol 2004; 64(6): 827-37.
Khil M, Kim H, Kang Y, Bang H, Lee D, Doo J. Preparation of electrospun oxidized cellulose mats and theirin vitro degradation behavior. Macromol Res 2005; 13(1): 62-7.
Hersel U, Dahmen C, Kessler H. RGD modified polymers: biomaterials for stimulated cell adhesion and beyond. Biomaterials 2003; 24(24): 4385-415.
Verma V, Verma P, Ray P, Ray AR. 2, 3-Dihydrazone cellulose: Prospective material for tissue engineering scaffolds. Mater Sci Eng C 2008; 28(8): 1441-7.
Haubner R, Gratias R, Diefenbach B, Goodman SL, Jonczyk A, Kessler H. Structural and functional aspects of RGD-containing Cyclic pentapeptides as highly potent and selective integrin α V β 3 antagonists. J Am Chem Soc 1996; 118(32): 7461-72.
Stupack DG, Puente XS, Boutsaboualoy S, Storgard CM, Cheresh DA. Apoptosis of adherent cells by recruitment of caspase-8 to unligated integrins. J Cell Biol 2001; 155(3): 459-70.
Pierschbacher MD, Ruoslahti E. Cell attachment activity of fibronectin can be duplicated by small synthetic fragments of the molecule. Nature 1984; 309(5963): 30-3.
Pfaff M. Recognition sites of RGD-dependent integrins. In: Eble JA, editor. Integrin-ligand interaction. New York, NY: Springer; 1997. p. 101-21.
Kamel S, Ali N, Jahangir K, Shah M, El-Gendy AA. Pharmaceutical significance of cellulose: A review. Express Polym Lett 2008; 2(11): 758-78.
Zimnitsky DS, Yurkshtovich TL, Bychkovsky PM. Synthesis and characterization of oxidized cellulose. Polym Chem 2004; 42(19): 4789-91.