Métodos de cultivo directo e indirecto para el estudio de materiales de implantes biodegradables in vitro

Changlu Xu; Yiqing Chen; Jiajia Lin; Huinan H. Liu

doi:10.3791/63065

Artículo de método

Métodos de cultivo directo e indirecto para el estudio de materiales de implantes biodegradables in vitro

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DOI:

10.3791/63065

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15 de abril de 2022

Changlu Xu^*¹ , Yiqing Chen^*¹ , Jiajia Lin¹ , Huinan H. Liu¹^,²^,³

¹Materials Science and Engineering Program, University of California, Riverside, ²Department of Bioengineering, University of California, Riverside, ³Stem Cell Center, University of California, Riverside

^* These authors contributed equally

En este artículo

Resumen

Introducimos tres métodos de cultivo directo, cultivo de exposición directa y cultivo de exposición para evaluar la citocompatibilidad in vitro de materiales de implantes biodegradables. Estos métodos in vitro imitan diferentes interacciones célula-implante in vivo y se pueden aplicar para estudiar diversos materiales biodegradables.

Resumen

En las últimas décadas, los materiales biodegradables se han explorado ampliamente para aplicaciones biomédicas como implantes ortopédicos, dentales y craneomaxilofaciales. Para detectar materiales biodegradables para aplicaciones biomédicas, es necesario evaluar estos materiales en términos de respuestas celulares in vitro , citocompatibilidad y citotoxicidad. Las normas de la Organización Internacional de Normalización (ISO) se han utilizado ampliamente en la evaluación de biomateriales. Sin embargo, la mayoría de las normas ISO se establecieron originalmente para evaluar la citotoxicidad de los materiales no degradables, proporcionando así un valor limitado para el cribado de materiales biodegradables.

Este artículo presenta y discute tres métodos de cultivo diferentes, a saber, el método de cultivo directo, el método de cultivo de exposición directa y el método de cultivo de exposición para evaluar la citocompatibilidad in vitro de materiales de implantes biodegradables, incluidos polímeros biodegradables, cerámicas, metales y sus compuestos, con diferentes tipos de células. La investigación ha demostrado que los métodos de cultivo influyen en las respuestas celulares a los materiales biodegradables porque su degradación dinámica induce diferencias espaciotemporales en la interfaz y en el entorno local. Específicamente, el método de cultivo directo revela las respuestas de las células sembradas directamente sobre los implantes; el método de cultivo de exposición directa aclara las respuestas de las células huésped establecidas que entran en contacto con los implantes; y el método de cultivo de exposición evalúa las células huésped establecidas que no están en contacto directo con los implantes, pero están influenciadas por los cambios en el entorno local debido a la degradación del implante.

Este artículo proporciona ejemplos de estos tres métodos de cultivo para estudiar la citocompatibilidad in vitro de materiales de implantes biodegradables y sus interacciones con células madre mesenquimales derivadas de la médula ósea (BMSC). También describe cómo cosechar, pasar, cultivar, sembrar, fijar, teñir, caracterizar las células y analizar los medios y materiales posteriores al cultivo. Los métodos in vitro descritos en este artículo imitan diferentes escenarios del entorno in vivo , ampliando la aplicabilidad y relevancia de las pruebas de citocompatibilidad in vitro de diferentes biomateriales para diversas aplicaciones biomédicas.

Introducción

Durante décadas, los materiales biodegradables han sido ampliamente estudiados y utilizados en aplicaciones biomédicas como aplicaciones ortopédicas1,2, ^dentales3,4 y craneomaxilofaciales5. A diferencia de los implantes y materiales permanentes, los metales biodegradables, la cerámica, los polímeros y sus compuestos se degradan gradualmente en el cuerpo con el tiempo a través de diferentes reacciones químicas en el entorno fisiológico. Por ejemplo, los metales biodegradables como las aleaciones de magnesio (Mg)^....