Méthodes de culture directe et indirecte pour l’étude de matériaux implantaires biodégradables in vitro

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

doi:10.3791/63065

Article de méthode

Méthodes de culture directe et indirecte pour l’étude de matériaux implantaires biodégradables in vitro

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DOI :

10.3791/63065

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15 avril 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

Dans cet article

Résumé

Nous introduisons trois méthodes de culture directe, la culture d’exposition directe et la culture d’exposition pour évaluer la cytocompatibilité in vitro des matériaux d’implants biodégradables. Ces méthodes in vitro imitent différentes interactions cellule-implant in vivo et peuvent être appliquées pour étudier divers matériaux biodégradables.

Résumé

Au cours des dernières décennies, les matériaux biodégradables ont été largement explorés pour des applications biomédicales telles que les implants orthopédiques, dentaires et craniomaxillo-faciaux. Pour dépister les matériaux biodégradables pour des applications biomédicales, il est nécessaire d’évaluer ces matériaux en termes de réponses cellulaires in vitro , de cytocompatibilité et de cytotoxicité. Les normes de l’Organisation internationale de normalisation (ISO) ont été largement utilisées dans l’évaluation des biomatériaux. Cependant, la plupart des normes ISO ont été établies à l’origine pour évaluer la cytotoxicité des matériaux non dégradables, offrant ainsi une valeur limitée pour le dépistage des matériaux biodégradables.

Cet article présente et discute trois méthodes de culture différentes, à savoir la méthode de culture directe, la méthode de culture d’exposition directe et la méthode de culture d’exposition pour évaluer la cytocompatibilité in vitro de matériaux d’implants biodégradables, y compris les polymères biodégradables, les céramiques, les métaux et leurs composites, avec différents types de cellules. La recherche a montré que les méthodes de culture influencent les réponses cellulaires aux matériaux biodégradables parce que leur dégradation dynamique induit des différences spatio-temporelles à l’interface et dans l’environnement local. Plus précisément, la méthode de culture directe révèle les réponses des cellules ensemencées directement sur les implants; la méthode de culture par exposition directe élucide les réponses des cellules hôtes établies entrant en contact avec les implants; et la méthode de culture d’exposition évalue les cellules hôtes établies qui ne sont pas en contact direct avec les implants, mais qui sont influencées par les changements dans l’environnement local dus à la dégradation des implants.

Cet article fournit des exemples de ces trois méthodes de culture pour étudier la cytocompatibilité in vitro des matériaux implantaires biodégradables et leurs interactions avec les cellules souches mésenchymateuses dérivées de la moelle osseuse (BMSC). Il décrit également comment récolter, passer, cultiver, semer, fixer, tacher, caractériser les cellules et analyser les milieux et les matériaux de postculture. Les méthodes in vitro décrites dans cet article imitent différents scénarios de l’environnement in vivo , élargissant l’applicabilité et la pertinence des tests de cytocompatibilité in vitro de différents biomatériaux pour diverses applications biomédicales.

Introduction

Pendant des décennies, les matériaux biodégradables ont été largement étudiés et utilisés dans des applications biomédicales telles que les applications ^{orthopédiques1,2}, ^dentaires3,4 et craniomaxillo-faciales5. Contrairement aux implants et aux matériaux permanents, les métaux biodégradables, les céramiques, les polymères et leurs composites se dégradent progressivement dans le corps au fil du temps via différentes réactions chimiques dans l’environnement physiologique. Par exemple, les métaux biodégradables tels que les alliag....