Preparación y caracterización de biotinta de hidrogel biohíbrida 3D basada en grafeno para neuroingeniería periférica

Asli  Pinar Zorba Yildiz; Hakan Darici; Burcak Yavuz; Emrah Sefik Abamor; Ceren Ozdemir; Muge Elif Yasin; Melahat Bagirova; Adil Allahverdiyev; Erdal Karaoz

doi:10.3791/63622

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Artículo de método

Preparación y caracterización de biotinta de hidrogel biohíbrida 3D basada en grafeno para neuroingeniería periférica

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DOI:

10.3791/63622

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16 de mayo de 2022

Asli Pinar Zorba Yildiz¹^,²^,⁴ , Hakan Darici³^,⁴^,⁵ , Burcak Yavuz²^,⁴^,⁶ , Emrah Sefik Abamor² , Ceren Ozdemir²^,⁵ , Muge Elif Yasin⁴ , Melahat Bagirova²^,⁷ , Adil Allahverdiyev²^,⁷ , Erdal Karaoz³^,⁴^,⁵^,⁸

¹Vocational School of Health Services, Istinye University, ²Chemical Metallurgy Faculty, Yildiz Technical University, ³Faculty of Medicine, Department of Histology & Embryology, Istinye University, ⁴3D Bioprinting Design & Prototyping R&D Center, Istinye University, ⁵Stem Cell, and Tissue Engineering R&D Center, Istinye University, ⁶Vocational School of Health Services, Altinbas University, ⁷The V. Akhundov National Scientific Research Medical Prophylactic Institute, ⁸Center for Stem Cells and Regenerative Medicine (LivMedCell), Liv Hospital

En este artículo

Resumen

En este manuscrito, demostramos la preparación de una biotinta de hidrogel biohíbrida que contiene grafeno para su uso en ingeniería de tejidos periféricos. Utilizando este material biohíbrido 3D, se realiza el protocolo de diferenciación neural de las células madre. Este puede ser un paso importante para traer biomateriales similares a la clínica.

Resumen

Las neuropatías periféricas pueden ocurrir como resultado del daño axonal, y ocasionalmente debido a enfermedades desmielinizantes. El daño a los nervios periféricos es un problema global que ocurre en el 1.5% -5% de los pacientes de emergencia y puede conducir a pérdidas significativas de empleos. Hoy en día, los enfoques basados en la ingeniería de tejidos, que consisten en andamios, líneas celulares apropiadas y bioseñales, se han vuelto más aplicables con el desarrollo de tecnologías de bioimpresión tridimensional (3D). La combinación de varios biomateriales de hidrogel con células madre, exosomas o moléculas de bioseñalización se estudia con frecuencia para superar los problemas existentes en la regeneración de nervios periféricos. En consecuencia, la producción de sistemas inyectables, como hidrogeles, o estructuras de conductos implantables formados por diversos métodos de bioimpresión ha ganado importancia en la neuroingeniería periférica. En condiciones normales, las células madre son las células regenerativas del cuerpo, y su número y funciones no disminuyen con el tiempo para proteger a sus poblaciones; Estas no son células especializadas, pero pueden diferenciarse con la estimulación adecuada en respuesta a una lesión. El sistema de células madre está bajo la influencia de su microambiente, llamado nicho de células madre. En las lesiones de los nervios periféricos, especialmente en la neurotmesis, este microambiente no se puede rescatar por completo incluso después de unir quirúrgicamente las terminaciones nerviosas cortadas. El enfoque de biomateriales compuestos y terapias celulares combinadas aumenta la funcionalidad y aplicabilidad de los materiales en términos de diversas propiedades, como la biodegradabilidad, la biocompatibilidad y la procesabilidad. En consecuencia, este estudio tiene como objetivo demostrar la preparación y el uso de patrones de hidrogel biohíbridos basados en grafeno y examinar la eficiencia de diferenciación de las células madre en células nerviosas, que pueden ser una solución efectiva en la regeneración nerviosa.

Introducción

El sistema nervioso, que es el mecanismo que une la estructura interna del organismo y el medio ambiente, se divide en dos partes: el sistema nervioso central y periférico. El daño a los nervios periféricos es un problema global que constituye el 1,5%-5% de los pacientes que acuden al servicio de urgencias y se desarrolla debido a diversos traumatismos, lo que lleva a una pérdida significativa del empleo ^1,2,3.

Hoy en día, los enfoques celulares de la neuroingeniería periférica son de gran interés. Las células madre ocupan el primer lugar entre las....