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
To badanie przedstawia metodę izolacji pęcherzyków pozakomórkowych (EV) z lizatów płytek i ich zastosowanie w powlekaniu powierzchni implantów tytanowych. Koncentracja jest na metodzie drop casting do funkcjonalizacji, profilu uwalniania EV oraz biokompatybilności powlekanych powierzchni.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Medycyna regeneracyjna
- Ortopedia
- Biomateriały
Tło
- Pęcherzyki pozakomórkowe są ważne w medycynie regeneracyjnej.
- Powlekanie biomateriałów EV może poprawić ich funkcjonalność.
- Tytan jest powszechnie stosowany w implantach ortopedycznych.
- Metody funkcjonalizacji różnią się złożonością i kosztami.
Cel badania
- Opracowanie praktycznej metody funkcjonalizacji powierzchni tytanowych.
- Ocenienie biokompatybilności powierzchni tytanowych powlekanych EV.
- Zapewnienie niskokosztowej alternatywy dla istniejących technik funkcjonalizacji.
Stosowane metody
- Izolacja EV z lizatów płytek.
- Metoda drop casting do powlekania powierzchni tytanowych.
- Płukanie dysków tytanowych wodą dejonizowaną i alkoholem.
- Sonicacja implantów w celu poprawy przygotowania powierzchni.
Główne wyniki
- Sukces w izolowaniu EV z lizatów płytek.
- Skuteczna powłoka powierzchni tytanowych przy użyciu metody drop casting.
- Wykazany profil uwalniania EV z powierzchni powlekanych.
- Potwierdzono in vitro biokompatybilność powierzchni tytanowych powlekanych EV.
Wnioski
- Metoda drop casting jest wykonalnym podejściem do funkcjonalizacji tytanu.
- Tytanowe powierzchnie powlekane EV wydają się obiecujące dla zastosowań ortopedycznych.
- Ta metoda oferuje niskokosztowa alternatywę dla funkcjonalizacji biomateriałów.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
This method enables low-cost, scalable functionalization of titanium implants with platelet-derived extracellular vesicles to enhance osteogenic potential in orthopedic applications. By improving biomaterial bioactivity through EV-mediated signaling, it supports early-stage target validation in bone regeneration strategies. The approach offers a reproducible platform for de-risking preclinical development of implant-based regenerative therapies.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of EV-mediated osteogenic signaling pathways on biomaterial surfaces.
- Operational Value: Provides a standardized, low-cost method for preparing bioactive implant surfaces for functional screening.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantifiable EV release profiles measurable by nanoparticle tracking analysis for assay standardization.
- Operational Value: Supports reproducible surface coating via drop casting, enabling consistent compound or biomaterial evaluation in vitro.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Demonstrates sustained EV release over 14 days, supporting prolonged bioactive signaling in preclinical models.
- Operational Value: Confirms biocompatibility via LDH assay, reducing cytotoxicity risk in early-stage implant evaluation.
Pipeline & Workflow Integration
This method fits within the discovery-to-preclinical continuum by enabling surface preparation for bioactive screening, assay development, and implant validation in bone regeneration pipelines.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of EV-driven osteogenic mechanisms on titanium substrates.
- Screening: Enables standardized, reproducible coating of implants for consistent bioactive compound or vesicle evaluation.
- Analytics: Provides quantitative EV release data via nanoparticle tracking and biocompatibility readouts via LDH assay.
- Translational Research: Connects discovery-stage EV functionalization to preclinical validation through sustained release and biocompatibility data.
- Enterprise Reuse: Offers a reusable, low-cost platform for functionalizing titanium-based implants across multiple regenerative medicine programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Enhances target confidence by validating EV-mediated osteoinductive activity on implant surfaces.
- Operational Value: Ensures reproducibility through standardized washing, sonication, and vacuum drying steps.
- Strategic Value: Reduces late-stage biological risk by enabling early assessment of implant-biocompatibility and bioactivity.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted go/no-go decisions in orthopedic biomaterial development pipelines.
Implementation Considerations
- Requires expertise in extracellular vesicle isolation and nanoparticle tracking analysis.
- Depends on access to vacuum drying equipment and pH monitoring for surface preparation.
- Necessitates standardization of EV concentration and drop volume across production batches.
- Involves adaptation considerations for varying titanium implant geometries and surface areas.
- Limited by the need for aseptic handling during EV deposition and drying steps.
Biopharma FAQs
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
