Summary

Synthèse d’hydrogels de matrice extracellulaire de cartilage décellularisé

Published: July 21, 2023
doi:

Summary

Cet article présente une nouvelle méthode pour la synthèse d’hydrogels de matrice extracellulaire cartilagineuse décellularisée (DC-ECM). Les hydrogels DC-ECM ont une excellente biocompatibilité et fournissent un microenvironnement supérieur pour la croissance cellulaire. Par conséquent, ils peuvent être des échafaudages cellulaires et des systèmes d’administration biologique idéaux.

Abstract

Les hydrogels de matrice extracellulaire cartilagineuse décellularisée (DC-ECM) sont des biomatériaux prometteurs pour l’ingénierie tissulaire et la médecine régénérative en raison de leur biocompatibilité et de leur capacité à imiter les propriétés naturelles des tissus. Ce protocole vise à produire des hydrogels DC-ECM qui imitent étroitement l’ECM natif du tissu cartilagineux. Le protocole implique une combinaison de perturbation physique et chimique et de digestion enzymatique pour éliminer le matériel cellulaire tout en préservant la structure et la composition de l’ECM. Le DC-ECM est réticulé à l’aide d’un agent chimique pour former un hydrogel stable et biologiquement actif. L’hydrogel DC-ECM a une excellente activité biologique, une structure spatiale et une fonction d’induction biologique, ainsi qu’une faible immunogénicité. Ces caractéristiques sont bénéfiques pour favoriser l’adhésion, la prolifération, la différenciation et la migration cellulaires et pour créer un microenvironnement supérieur à la croissance cellulaire. Ce protocole constitue une ressource précieuse pour les chercheurs et les cliniciens dans le domaine de l’ingénierie tissulaire. Les hydrogels biomimétiques peuvent potentiellement améliorer le développement de stratégies efficaces d’ingénierie tissulaire pour la réparation et la régénération du cartilage.

Introduction

L’ingénierie du tissu cartilagineux est un domaine en plein développement qui cherche à régénérer le tissu cartilagineux endommagé ou malade1. L’un des principaux défis dans ce domaine est le développement d’échafaudages biomimétiques capables de soutenir la croissance et la différenciation des chondrocytes, les cellules responsables de la production du cartilage2. L’ECM du tissu cartilagineux joue un rôle essentiel dans la régulation du comportement des chondrocytes. DC-ECM est un échafaudage efficace pour les applications d’ingénierie tissulaire3.

Un certain nombre de techniques ont été développées pour produire de la DC-ECM à partir de tissu cartilagineux, y compris des méthodes chimiques, enzymatiques et physiques. Cependant, ces méthodes aboutissent souvent à la génération d’hydrogels ECM insuffisamment biomimétiques, ce qui limite leur potentiel d’utilisation dans les applications d’ingénierie tissulaire 4,5. Il est donc nécessaire de disposer d’une méthode plus efficace pour produire des hydrogels DC-ECM.

Le développement de cette technique est important car il peut faire progresser le domaine de l’ingénierie tissulaire en fournissant une nouvelle approche pour créer des échafaudages biomimétiques qui peuvent soutenir la régénération et la réparation des tissus. De plus, cette technique pourrait être facilement adaptée pour produire des hydrogels ECM à partir d’autres tissus, élargissant ainsi ses applications potentielles.

Dans l’ensemble de la littérature, il y a eu un intérêt croissant pour l’utilisation de la DC-ECM comme échafaudage pour les applications d’ingénierie tissulaire6. De nombreuses études ont démontré l’efficacité des hydrogels DC-ECM dans la promotion de la croissance et de la différenciation cellulaires dans divers tissus, dont le cartilage 7,8. Par conséquent, le développement d’un protocole pour la production d’hydrogels DC-ECM qui imitent étroitement l’ECM naturelle du tissu cartilagineux est une contribution significative au domaine.

Le protocole présenté dans cet article répond à ce besoin en fournissant une nouvelle méthode de production d’hydrogels DC-ECM qui imitent étroitement l’ECM naturelle du tissu cartilagineux. Le protocole consiste à décellulariser le tissu cartilagineux, à isoler l’ECM résultante et à créer un hydrogel en réticulant l’ECM avec un polymère biocompatible. L’hydrogel qui en résulte a montré des résultats prometteurs dans le soutien de la croissance et de la différenciation des chondrocytes.

Protocol

Cette étude a été approuvée par le comité d’éthique de l’hôpital Tongde de la province du Zhejiang. 1. Préparation de l’hydrogel DC-ECM NOTE : Dans cette étude, le cartilage a été obtenu à partir des articulations du genou de porcs miniatures Bama âgés de 12 mois, évitant ainsi la collecte de tissu osseux. Prenez le cartilage collecté, bloquez-le et coupez-le en3 morceaux de 1 à 2 mm avec un scalpel. …

Representative Results

Pour préparer un meilleur hydrogel de cartilage DC-ECM, nous avons étudié et passé en revue la littérature précédente et comparé les différents protocoles de décellularisation en termes de taux de décellularisation, d’immunogénicité et de fonctionnalité mécanique9. Sur cette base, nous avons préparé l’hydrogel cartilagineux DC-ECM et exploré l’effet d’une bio-encre d’exosome de cellules souches mésenchymateuses à matrice extractive orienté…

Discussion

Ce protocole fournit une approche systématique pour la préparation d’hydrogels de matrice extracellulaire cartilagineuse décellularisée qui imitent étroitement la MEC native du tissu cartilagineux. Le protocole implique une combinaison de perturbations physiques, chimiques et enzymatiques pour éliminer le matériel cellulaire tout en préservant la structure et la composition de l’ECM. Les étapes critiques du protocole comprennent l’ajustement du temps et des méthodes de décellularisation et la garantie d?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ce travail a été parrainé par le Plan de la médecine et des technologies de la santé de la province du Zhejiang (2019KY050), le Plan de science et de technologie de la médecine traditionnelle chinoise de la province du Zhejiang (2019ZA026), le Plan clé de recherche et de développement de la province du Zhejiang (subvention n° 2020C03043), le Plan de science et de technologie de la médecine traditionnelle chinoise de la province du Zhejiang (2021ZQ021) et la Fondation provinciale des sciences naturelles du Zhejiang de Chine (LQ22H060007).

Materials

1 M Tris-HCl, pH7.6 Beyotime ST776-100 mL
1 M Tris-HCl, pH8.0 Beyotime ST780-500 mL
-80 °C Freezer Eppendorf F440340034
Deoxyribonuclease Aladdin D128600-80KU
DNEasy Blood &Tissue Kit Qiagen No. 69506
GAG colorimetric quantitative detection kit Shanghai Haling HL19236.2
HCP-2 dryer  Hitachi N/A
Nanodrop8000 Thermo Fisher N/A Spectrophotometer
PBS (10x) Gibco 70011044
Ribonuclease Aladdin R341325-100 mg
Sigma500 ZIESS N/A Scanning electron microscope
Spectra S Thermo Fisher N/A Transmission electron microscope
Stainless steel sieve SHXB-Z-1 Shanghai Xinbu
Triton X-100 Beyotime P0096-500 mL
Trypsin  Gibco 15050065
Ultraviolet lamp Omnicure 2000 N/A
Vitamin B2 Gibco R4500-5G
Vortex mixer Shanghai Qiasen 78HW-1 

References

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Cite This Article
Mei, S., Yang, Y., Wang, J. Synthesis of Decellularized Cartilage Extracellular Matrix Hydrogels. J. Vis. Exp. (197), e64797, doi:10.3791/64797 (2023).

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