$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
ADSC to mezenchymalne, multipotencjalne komórki progenitorowe zdolne do samoodnawiania się i różnicowania w kilka linii komórkowych. Komórki te mogą być pobrane z frakcji zrębu naczyniowego (SVF) tkanki tłuszczowej podczas procedury lipoaspiracji1. ADSC stały się idealnym typem komórek macierzystych do wykorzystania w medycynie regeneracyjnej, ponieważ komórki te są obfite, minimalnie inwazyjne do pobrania, łatwo dostępne i dobrze scharakteryzowane2. Terapia komórkami macierzystymi oferuje możliwą drogę gojenia się ran poprzez stymulację migracji komórek, proliferacji, neowaskularyzacji i zmniejszanie stanu zapalnego w obrębie ran3,4. Około 80% zdolności regeneracyjnej ADSC można przypisać sygnalizacji parakrynnej za pośrednictwem ich secretome5. Wcześniej sugerowano, że bezpośrednie miejscowe wstrzyknięcie komórek macierzystych lub czynników wzrostu do uszkodzonej tkanki może zakłócić wystarczające mechanizmy naprawcze in vivo6,7,8. Jednak podejście to napotkało kilka wyzwań, takich jak słaba przeżywalność i zmniejszona liczba przeszczepów komórek macierzystych w uszkodzonych tkankach w wyniku środowiska zapalnego 9. Co więcej, jednym z przytoczonych powodów był brak macierzy zewnątrzkomórkowej, która wspierałaby przeżycie i funkcjonalność przeszczepionych komórek10. Aby sprostać tym wyzwaniom, kładzie się obecnie nacisk na rozwój nośników biomateriałów, które wspomagają żywotność i funkcję komórek macierzystych.
Trójwymiarowa (3D) hodowla komórkowa wzmacnia interakcję komórka-komórka i komórka-matryca in vitro, zapewniając środowisko, które lepiej przypomina środowisko in vivo11. Hydrożele były szeroko badane jako klasa nośników biomateriałów, które zapewniają środowisko 3D dla hodowli komórek macierzystych. Struktury te są zbudowane z wody i usieciowanych polimerów12. Enkapsulacja ADSC w hydrożelu praktycznie nie ma wpływu cytotoksycznego na komórki podczas hodowli, przy jednoczesnym zachowaniu żywotności komórek6. Komórki macierzyste hodowane w 3D wykazują zwiększoną retencję swojej łodygi i lepszą zdolność różnicowania13. Podobnie, ADSC nasączone hydrożelem wykazały zwiększoną żywotność i przyspieszone zamykanie ran w modelach zwierzęcych14. Co więcej, enkapsulacja hydrożelowa znacznie zwiększa wszczepianie i zatrzymywanie ADSC w ranach15,16. TrueGel3D jest wykonany z polimeru, polialkoholu winylowego lub dekstranu, zestalonego za pomocą środka sieciującego, cyklodekstryny lub glikolu polietylenowego17. Żel jest syntetycznym hydrożelem, który nie zawiera żadnych produktów pochodzenia zwierzęcego, które mogą zakłócać eksperymenty lub wywoływać reakcję immunologiczną podczas przeszczepiania żelu pacjentowi, skutecznie naśladując macierz zewnątrzkomórkową18. Żel jest w pełni konfigurowalny poprzez zmianę składu i poszczególnych składników. Może pomieścić różne komórki macierzyste i wspierać różnicowanie kilku typów komórek, dostosowując sztywność gel19. Miejsca przyłączenia można tworzyć poprzez dodanie peptydów20. Żel ulega degradacji w wyniku wydzielania metaloproteaz, co pozwala na migrację komórek21. Wreszcie, jest przejrzysty i pozwala na techniki obrazowania.
PBM to minimalnie inwazyjna i łatwa do wykonania forma niskopoziomowej terapii laserowej używanej do stymulacji wewnątrzkomórkowych chromoforów. Różne długości fal wywołują różny wpływ na komórki22. Światło w zakresie od czerwieni do bliskiej podczerwieni stymuluje zwiększoną produkcję trifosforanu adenozyny (ATP) i reaktywnych form tlenu (ROS) poprzez zwiększenie strumienia przez łańcuch transportu elektronów23. Światło w zakresie niebieskim i zielonym stymuluje kanały jonowe bramkowane światłem, umożliwiając niespecyficzny napływ kationów, takich jak wapń i magnez, do komórek, co jest znane z tego, że zwiększa różnicowanie24. Efektem netto jest generowanie wtórnych przekaźników, które stymulują transkrypcję czynników wyzwalających dalsze procesy komórkowe, takie jak migracja, proliferacja i różnicowanie25. PBM może być używany do wstępnego kondycjonowania komórek w celu proliferacji lub różnicowania przed przeszczepieniem komórek do niekorzystnego środowiska, np. uszkodzonej tkanki26. Ekspozycja ADSC na PBM przed i po przeszczepie (630 nm i 810 nm) znacznie poprawiła żywotność i funkcję tych komórek in vivo w modelu szczura z cukrzycą27. Medycyna regeneracyjna wymaga odpowiedniej liczby komórek do skutecznej naprawy tkanek28. W hodowli komórkowej 3D ADSC wiązały się z wolniejszym tempem proliferacji w porównaniu z dwuwymiarową hodowlą komórkową6. Jednak PBM może być używany do wspomagania procesu hodowli komórek 3D ADSC poprzez zwiększanie żywotności, proliferacji, migracji i różnicowania29,30.