Funcionalização vesícula extracelular derivada de plaquetas de implantes ti
5 de agosto de 2021
Aqui, apresentamos um método para o isolamento de Vesículas Extracelulares (EVs) derivados das plaquetas (PL) e seu uso para revestimento de superfícies de implante de titânio (Ti). Descrevemos o método de revestimento de fundição de gota, o perfil de liberação de EVs das superfícies e a biocompatibilidade in vitro de superfícies Ti revestidas de EVs.
A combinação de vesículas extracelulares com biomateriais é uma abordagem desejável para estudos de medicina regenerativa. Assim, este estudo relata a funcionalização de titânio com EVs como ferramenta prática para ortopedia e regeneração óssea. A funcionalização do fundição de gota é um método fácil e de baixo custo comparado com outras estratégias, como armadilha polimérica ou ligação bioquímica.
Inicie a funcionalidade da superfície de titânio lavando os discos de titânio com água deionizada em um copo de vidro. Em seguida, descarte a água antes de lavar os discos com 70% de etanol. Decante a solução para sonicar os implantes lavados a 50 C por cinco minutos em água deionizada.
Depois de descartar a água incubar implantes de titânio em uma solução de hidróxido de sódio de 40% a 50 C por 10 minutos com agitação e, em seguida, sonicar os implantes em água desionizada como demonstrado. Em seguida, realize pelo menos cinco lavagens dos implantes com água desionizada. Até que o pH seja neutro no indicador pH.
Repita o processo de sônica e incubação, como explicado anteriormente, substituindo o hidróxido de sódio por ácido 50%. Realizar as lavagens e sônica com água deionizada antes de armazenar os implantes em uma solução de 70% de etanol. Incubar os implantes de titânio em uma solução de ácido nítrico de 30% por 30 minutos em temperatura ambiente com agitação suave.
Após a incubação realizar pelo menos cinco lavagens com água desionizada até que o pH seja neutro em indicadores de pH. Em seguida, incubar implantes de titânio durante a noite em temperatura ambiente em água deionizada. No dia seguinte, seque os implantes sob vácuo a 40 C por 10 minutos.
Trabalhando sob o armário de cultura celular, coloque implantes de titânio em uma placa de 96 poços com o lado da máquina voltado para cima. Organize para os EVs de vesículas extracelulares soltarem a fundição descongelando a solução de EVs e a solução de vórtice a um pulso de três segundos. Após a mistura, deposite 40 microliters da solução EVs na superfície de titânio para imobilizar um máximo de 4 x 10^11 EVs por implante, de acordo com a concentração determinada pela análise de rastreamento de nanopartículas.
Em seguida, coloque as placas em condições de vácuo a 37 C por aproximadamente duas horas ou até que as gotas estejam completamente secas. Ajuste o tempo de secagem dependendo do número de implantes de titânio e da água presente na câmara de vácuo. A quantidade de EVs liberados de discos de titânio foi medida pela análise de rastreamento de nanopartículas.
No dia 2, cerca de 10^9 EVs foram lançados, seguidos de um lançamento sustentado nos dias 6, 10 e 14. A biocompatibilidade in vitro celular dos EVs de titânio foi avaliada com lactato desidrogenase, ou ensaio de liberação de LDH, a 48 horas após a semeadura celular nos implantes. Os EVs de titânio apresentaram uma quantidade menor de LDH do que o valor citotóxico máximo aceito.
Considerando que o grupo de controle de titânio apresentou níveis mais elevados de atividade LDH. O passo mais importante é a secagem a vácuo do implante revestido. É importante ter certeza de que toda a água é evaporada para obter a fissuração ideal.
Veja a transcrição completa e aceda a milhares de vídeos científicos
Visão Geral
Este estudo apresenta um método para isolar Vesículas Extracelulares (EVs) de lisados plaquetários e sua aplicação no revestimento de superfícies de implantes de titânio. O foco está no método de drop casting para funcionalização, no perfil de liberação dos EVs e na biocompatibilidade das superfícies revestidas.
Componentes-Chave do Estudo
Área da Ciência
- Medicina Regenerativa
- Ortopedia
- Biomateriais
Fundo
- As vesículas extracelulares são importantes na medicina regenerativa.
- O revestimento de biomateriais com EVs pode melhorar sua funcionalidade.
- O titânio é comumente usado em implantes ortopédicos.
- Os métodos de funcionalização variam em complexidade e custo.
Propósito do Estudo
- Desenvolver um método prático para funcionalização de superfícies de titânio.
- Avaliar a biocompatibilidade de superfícies de titânio revestidas com EVs.
- Fornecer uma alternativa econômica às técnicas de funcionalização existentes.
Métodos Usados
- Isolamento de EVs de lisados plaquetários.
- Método de drop casting para revestimento de superfícies de titânio.
- Lavagem de discos de titânio com água desionizada e etanol.
- Sonicação de implantes para melhorar a preparação da superfície.
Principais Resultados
- Isolamento bem-sucedido de EVs de lisados plaquetários.
- Revestimentos efetivos de superfícies de titânio usando o método de drop casting.
- Perfil de liberação demonstrado de EVs das superfícies revestidas.
- A biocompatibilidade in vitro das superfícies de titânio revestidas com EVs foi confirmada.
Conclusões
- O método de drop casting é uma abordagem viável para funcionalização de titânio.
- As superfícies de titânio revestidas com EVs mostram promessa para aplicações ortopédicas.
- Este método oferece uma alternativa de baixo custo para funcionalização de biomateriais.
Perguntas Frequentes
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
