Funkcjonalizacja pęcherzyków zewnątrzkomórkowych pochodzenia płytkowego implantów Ti
5 sierpnia 2021
Tutaj prezentujemy metodę izolacji pęcherzyków zewnątrzkomórkowych (EV) pochodzących z lizatów płytek krwi (PL) i ich zastosowanie do powlekania powierzchni implantów tytanowych (Ti). Opisujemy metodę powlekania metodą odlewania matrycowego, profil uwalniania EV z powierzchni oraz biokompatybilność in vitro powierzchni Ti pokrytych EV.
Połączenie pęcherzyków zewnątrzkomórkowych z biomateriałami jest pożądanym podejściem do badań medycyny regeneracyjnej. W związku z tym badanie to donosi o funkcjonalizacji tytanu za pomocą EV jako praktycznego narzędzia w ortopedii i regeneracji kości. Funkcjonalizacja odlewania matrycowego jest łatwą i tanią metodą w porównaniu z innymi strategiami, takimi jak uwięzienie polimerowe lub wiązanie biochemiczne.
Rozpocznij funkcjonalizację powierzchni tytanu od umycia dysków tytanowych wodą dejonizowaną w szklanej zlewce. Następnie wylej wodę przed umyciem dysków 70% etanolem. Zdekantować roztwór do sonikacji umytych implantów w temperaturze 50 C przez pięć minut w wodzie dejonizowanej.
Po wyrzuceniu wody inkubuj implanty tytanowe w 40% roztworze wodorotlenku sodu w temperaturze 50 C przez 10 minut z mieszaniem, a następnie poddaj je sonikacji w wodzie dejonizowanej, jak pokazano. Następnie należy wykonać co najmniej pięć przemyć implanty wodą dejonizowaną. Dopóki pH nie będzie neutralne na wskaźniku pH.
Powtórz proces sonikacji i inkubacji, jak wyjaśniono wcześniej, zastępując wodorotlenek sodu 50% kwasem azotowym. Wykonaj płukanie i sonikację wodą dejonizowaną przed przechowywaniem implantów w 70% roztworze etanolu. Inkubuj implanty tytanowe w 30% roztworze kwasu azotowego przez 30 minut w temperaturze pokojowej, delikatnie mieszając.
Po inkubacji wykonaj co najmniej pięć płukań wodą dejonizowaną, aż pH będzie neutralne na wskaźnikach pH. Następnie inkubuj implanty tytanowe przez noc w temperaturze pokojowej w wodzie dejonizowanej. Następnego dnia należy wysuszyć implanty w próżni w temperaturze 40 C przez 10 minut.
Pracując pod szafką do hodowli komórkowych, umieść implanty tytanowe w 96-dołkowej płytce stroną maszynową skierowaną do góry. Ułóż pęcherzyki zewnątrzkomórkowe Odlewanie EV przez rozmrażanie roztworu EV i wirowanie roztworu w impulsie trzech sekund. Po wymieszaniu należy nanieść 40 mikrolitrów roztworu EVs na powierzchnię tytanu, aby unieruchomić maksymalnie 4 x 10^11 EV na implant, zgodnie ze stężeniem określonym przez analizę śledzenia nanocząstek.
Następnie umieść płytki w warunkach próżni w temperaturze 37 C na około dwie godziny lub do momentu, gdy krople całkowicie wyschną. Dostosuj czas schnięcia w zależności od liczby implantów tytanowych i wody obecnej w komorze próżniowej. Ilość EV uwolnionych z tytanowych dysków zmierzono za pomocą analizy śledzenia nanocząstek.
W dniu 2 wydano około 10^9 pojazdów elektrycznych, a następnie podtrzymaną premierę w dniach 6, 10 i 14. Biokompatybilność komórek tytanu EV in vitro oceniano za pomocą dehydrogenazy mleczanowej lub testu uwalniania LDH po 48 godzinach od wssiewu komórek na implanty. Tytanowe EV wykazywały niższą ilość LDH niż maksymalna akceptowana wartość cytotoksyczna.
Natomiast grupa kontrolna tytanu wykazywała wyższy poziom aktywności LDH. Najważniejszym etapem jest suszenie próżniowe powlekanego implantu. Ważne jest, aby upewnić się, że cała woda została odparowana, aby uzyskać optymalną fizysorpcję.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsze badanie przedstawia metodę izolacji pęcherzyków zewnątrzkomórkowych (EVs) z lizatów płytek krwi oraz ich zastosowanie w powlekaniu powierzchni implantów tytanowych. Koncentracja została położona na metodzie odlewania kroplowego (drop casting) w celu funkcjonalizacji, profilu uwalniania pęcherzyków EVs oraz biokompatybilności powlekanych powierzchni.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Medycyna regeneracyjna
- Ortopedia
- Biomateriały
Wstęp
- Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe są istotne w medycynie regeneracyjnej.
- Powlekanie biomateriałów pęcherzykami zewnątrzkomórkowymi może zwiększyć ich funkcjonalność.
- Tytan jest powszechnie stosowany w implantach ortopedycznych.
- Metody funkcjonalizacji różnią się stopniem złożoności i kosztem.
Cel badania
- Opracowanie praktycznej metody funkcjonalizacji powierzchni tytanu.
- Ocena biokompatybilności powierzchni tytanu powleczonych EV.
- Zapewnienie kosztowo efektywnej alternatywy dla istniejących technik funkcjonalizacji.
Zastosowane metody
- Izolacja pęcherzyków zewnątrzkomórkowych (EVs) z lizatów płytek krwi.
- Metoda drop casting do powlekania powierzchni tytanowych.
- Mycie dysków tytanowych wodą dejonizowaną i etanolem.
- Sonikacja implantów w celu poprawy przygotowania powierzchni.
Główne wyniki
- Skuteczna izolacja EV z lizatów płytek krwi.
- Efektywne powlekanie powierzchni tytanowych metodą drop casting.
- Wykazany profil uwalniania EV z powlekanych powierzchni.
- Potwierdzono biokompatybilność in vitro powierzchni tytanowych powlekanych EV.
Wnioski
- Metoda odlewania kropelkowego stanowi skuteczny sposób funkcjonalizacji tytanu.
- Powierzchnie tytanowe powlekane EV wykazują potencjał w zastosowaniach ortopedycznych.
- Metoda ta stanowi niskokosztową alternatywę dla funkcjonalizacji biomateriałów.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Metoda ta umożliwia niskokosztową i skalowalną funkcjonalizację implantów tytanowych pęcherzykami zewnątrzkomórkowymi pochodzącymi z płytek krwi w celu zwiększenia potencjału osteogennego w zastosowaniach ortopedycznych. Poprzez poprawę bioaktywności biomateriału za pomocą sygnalizacji zapośredniczonej przez EV, wspiera ona wczesną walidację celów w strategiach regeneracji kości. Podejście to oferuje powtarzalną platformę do ograniczania ryzyka w rozwoju przedklinicznym regeneracyjnych terapii opartych na implantach.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia badanie szlaków sygnalizacji osteogennej pośredniczonej przez EV na powierzchniach biomateriałów.
- Wartość operacyjna: Zapewnia standaryzowaną, niskokosztową metodę przygotowania bioaktywnych powierzchni implantów do przesiewu funkcjonalnego.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Wartość naukowa: Pozwala na generowanie mierzalnych profilów uwalniania EV, które można ocenić za pomocą analizy śledzenia nanocząstek w celu standaryzacji testu.
- Wartość operacyjna: Umożliwia powtarzalne powlekanie powierzchni metodą drop casting, co pozwala na spójną ocenę związków lub biomateriałów in vitro.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Wykazuje przedłużone uwalnianie EV przez 14 dni, co wspiera długotrwałe sygnalizowanie biologicznie czynne w modelach przedklinicznych.
- Wartość operacyjna: Potwierdza biokompatybilność za pomocą testu LDH, zmniejszając ryzyko cytotoksyczności podczas oceny implantów we wczesnej fazie.
Integracja potoku i przepływu pracy
Metoda ta wpisuje się w kontinuum od etapu odkryć do badań przedklinicznych, umożliwiając przygotowanie powierzchni do badań przesiewowych substancji bioaktywnych, opracowywania testów oraz walidacji implantów w procesach regeneracji kości.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez dotyczących mechanizmów osteogennych napędzanych przez EV na podłożach tytanowych.
- Przesiewanie: Umożliwia standaryzowane, powtarzalne powlekanie implantów w celu spójnej oceny związków bioaktywnych lub pęcherzyków.
- Analityka: Dostarcza ilościowych danych o uwalnianiu EV za pomocą śledzenia nanocząsteczek oraz wyników biokompatybilności za pomocą testu LDH.
- Badania translacyjne: Łączy funkcjonalizację EV na etapie odkryć z walidacją przedkliniczną poprzez dane o uwalnianiu przedłużonym i biokompatybilności.
- Zastosowanie w przedsiębiorstwie: Oferuje wielokrotnego użytku, niskokosztową platformę do funkcjonalizacji implantów tytanowych w ramach wielu programów medycyny regeneracyjnej.
Wpływ operacyjny i organizacyjny
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność w odniesieniu do celu poprzez walidację aktywności osteoindukcyjnej pośredniczonej przez EV na powierzchniach implantów.
- Wartość operacyjna: Zapewnia powtarzalność dzięki ustandaryzowanym etapom mycia, sonikacji i suszenia próżniowego.
- Wartość strategiczna: Redukuje ryzyko biologiczne na późnych etapach poprzez umożliwienie wczesnej oceny bioaktywności i biokompatybilności implantów.
- Wpływ na portfolio: Wspiera decyzje go/no-go skorygowane o ryzyko w procesach rozwoju biomateriałów ortopedycznych.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w izolacji pęcherzyków zewnątrzkomórkowych oraz analizie śledzenia nanocząstek.
- Zależy od dostępu do sprzętu do suszenia próżniowego oraz monitorowania pH podczas przygotowania powierzchni.
- Wymaga standaryzacji stężenia EV oraz objętości kropli w poszczególnych partiach produkcyjnych.
- Wiąże się z koniecznością dostosowania do różnych geometrii i powierzchni implantów tytanowych.
- Ograniczone koniecznością zachowania warunków aseptycznych podczas etapów osadzania i suszenia EV.
Najczęściej zadawane pytania dotyczące biofarmacji
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:40
Titanium Discs Wash
1:43
Titinium Passivation and Extracellular Vesicles (EVs) Drop Casting
3:04
Results: Accumulative EV Release of Titanium Functionalized Surfaces and In Vitro Cell Biocompatibility of Titanium-EVs
3:50
Conclusion
