27 grudnia 2024
Tutaj prezentujemy protokół syntezy nanocząsteczek tlenku (ZnO) przy użyciu bogatego w poliizopren wodnego ekstraktu uzyskanego z kory drzewa Eucommia ulmoides. Potencjał gojenia się ran wykazywany przez zsyntetyzowane nanocząstki ZnO na ludzkich komórkach śródbłonka żyły pępowinowej (HUVEC) oceniono za pomocą testu scratch, który jest prostą, opłacalną i wydajną metodą.
Nasze badania koncentrują się na odkryciu potencjału gojenia się ran bioinżynieryjnych nanocząstek metali. Naszym celem jest zrozumienie, w jaki sposób te nanocząstki wpływają na proces gojenia i mechanizm ich działania, aby odpowiedzieć na kluczowe pytania dotyczące ich terapeutycznego zastosowania w naprawie tkanek. Udało nam się opracować różne opatrunki na bazie nanopostaci przy użyciu naturalnych polimerów, demonstrując ich potencjał w różnorodnych zastosowaniach w gojeniu ran i rozwijając innowacyjne podejścia do naprawy tkanek.
Badania te ułatwią identyfikację potencjalnych mechanizmów w modelach in vivo i przyczynią się do opracowania materiałów do gojenia ran o właściwościach biokompatybilnych, zwiększając ich skuteczność i bezpieczeństwo stosowania w różnych zastosowaniach medycznych. Na początek posiekaj korę zebraną z drzewa Eucommia ulmoides na małe kawałki za pomocą nożyczek. Umyj posiekane materiały z kory dwukrotnie wodą podwójnie destylowaną.
Następnie susz kawałki kory w temperaturze 37 stopni Celsjusza przez 24 godziny w zacienionych warunkach. Przenieś 20 gramów suszonej w cieniu kory do stożkowej kolby zawierającej 220 mililitrów sterylnej, podwójnie destylowanej wody. Następnie podgrzewać kolbę w temperaturze 130 stopni Celsjusza przez 20 minut.
Należy pamiętać, że kolor roztworu zmienia się na jasnożółty po 10 minutach. Następnie surowy ekstrakt zawierający poliizopren należy przechowywać w temperaturze czterech stopni Celsjusza do dalszego wykorzystania. Powstanie nitkowatej struktury wskazuje na obecność poliizoprenu w ekstraktach.
Dodaj jeden molowy dwuwodny azotan do 50 mililitrów wody dejonizowanej w kolbie stożkowej o pojemności 500 mililitrów. Mieszać roztwór w sposób ciągły z prędkością 60 obr./min za pomocą mieszadła magnetycznego, aż dwuwodny azotan całkowicie się rozpuści. Następnie dodaj kroplami 15 mililitrów ekstraktu z kory Eucommia ulmoides do 20 mililitrów jednego molowego roztworu dwuwodnego azotanu.
Umieść przykrytą mieszaninę reakcyjną na mieszadle magnetycznym. Włącz go i ustaw tak, aby wirował przez trzy godziny. Następnie dodaj kroplami jeden normalny roztwór wodorotlenku sodu do mieszaniny reakcyjnej, aby dostosować pH do dziewięciu.
Dodawaj wodorotlenek sodu, aż roztwór zmieni kolor na mlecznobiały, utrzymując pH poniżej dziewięciu, co wskazuje na tworzenie się nanocząstek tlenku. Następnie przenieś zsyntetyzowane nanocząstki tlenku Eucommia ulmoides do 50-mililitrowej probówki wirówkowej i wiruj przy 100 G przez pięć minut w czterech stopniach Celsjusza. Umyte nanocząstki tlenku Eucommia ulmoides zebrać na szklanej płytce i suszyć w temperaturze od 45 do 50 stopni Celsjusza przez godzinę w piekarniku z gorącym powietrzem.
Na początek wysiewaj 1 razy 10 do potęgi 4 ludzkich komórek śródbłonka żyły pępowinowej w każdym dołku 96-dołkowej płytki. Umieść płytkę w inkubatorze ustawionym na 5% dwutlenku węgla i 37 stopni Celsjusza. W celu oceny cytotoksyczności dodaj 10 mikrolitrów różnych stężeń nanocząstek tlenku Eucommia ulmoides do 90% zlewających się komórek.
Inkubować płytkę przez 24 godziny w temperaturze 37 stopni Celsjusza w inkubatorze z 5% dwutlenkiem węgla. Po inkubacji ostrożnie usuń starą pożywkę, nie naruszając komórek. Dodaj 10 mikrolitrów roztworu CCK-8 do każdej studzienki zawierającej 90 mikrolitrów świeżej pożywki DMEM i inkubuj płytkę, jak pokazano wcześniej.
Następnie zmierz absorbancję komórek potraktowanych roztworem CCK-8 przy 450 nanometrach za pomocą spektrofotometru. Wysiew 1 razy 10 do potęgi 5 ludzkich komórek śródbłonka żyły pępowinowej w 12-dołkowych płytkach hodowlanych zawierających DMEM, uzupełnionych 10% FBS i 1% streptomycyną penicyliny. Umieść płytki w inkubatorze ustawionym na 5% dwutlenku węgla i 37 stopni Celsjusza.
Delikatnie wykonaj rysę w poprzek monowarstwy komórek za pomocą sterylnej końcówki pipety o pojemności 200 mikrolitrów, aby utworzyć reprezentatywną ranę o szerokości 200 mikrometrów. Po usunięciu całego podłoża ze studzienek, delikatnie umyj monowarstwę za pomocą jednego mililitra PBS w celu usunięcia oderwanych komórek. Teraz dodaj do studzienek roztwory nanocząstek tlenku Eucommia ulmoides o stężeniu 0, 10 i 20 mikrogramów na mililitr, w połączeniu z kompletną pożywką zawierającą 10% FBS.
Inkubuj płytki w temperaturze 37 stopni Celsjusza w inkubatorze z 5% dwutlenkiem węgla. Wykonaj mikrofotografie rany po zadrapaniu w godzinach zero i 24 godziny za pomocą mikroskopu odwróconego. Oblicz procent zamknięcia rany, korzystając ze wzoru pokazanego tutaj.
Nanocząstki tlenku Eucommia ulmoides nie wykazały cytotoksyczności na komórkach śródbłonka żyły pępowinowej człowieka w stężeniach do 50 mikrogramów na mililitr po 24 godzinach. Zamknięcie rany uległo znacznej poprawie w komórkach potraktowanych nanocząstkami tlenku Eucommia ulmoides w dawce 20 mikrogramów na mililitr, wykazując 81,5% zamknięcie po 24 godzinach w porównaniu z 16% w grupie kontrolnej. Obrazy mikroskopowe wykazały zmniejszoną szerokość szczeliny rany w grupie leczonej 20 mikrogramami na mililitr w porównaniu z grupą kontrolną po 24 godzinach.
Niniejsze badanie bada potencjał gojenia ran nanocząstek tlenku cynku (ZnO) syntetyzowanych z bogatym w poliizopren wyciągiem wodnym z kory drzewa Eucommia ulmoides. Zastosowanie ludzkich komórek śródbłonka żył pępowinowych (HUVECs) jako systemu modelowego wykazało, że syntetyzowane nanocząstki wykazały skuteczne zamknięcie ran in vitro.
Biocompatible zinc oxide nanoparticles synthesized with Eucommia ulmoides bark extract offer a novel platform for wound healing material development. The in vitro scratch assay using HUVECs demonstrates quantitative, dose-dependent effects on cell migration and proliferation, supporting predictive confidence in early-stage therapeutic material evaluation. This approach enables mechanistic de-risking and informs portfolio decisions for advanced wound care solutions.
This protocol positions the scratch assay as a bridge from early discovery to preclinical evaluation of wound healing materials, leveraging quantitative cell migration and proliferation data for candidate selection.