オリゴ（ポリ（エチレングリコール）フマレート）マクロマーの架橋のためのレドックスラジカルイニシエーターのin vitro細胞毒性

オリゴ（ポリ（エチレングリコール）フマル酸塩）（OPF）に基づく新しいヒドロゲルシステムは、現在、整形外科組織工学アプリケーションの骨髄間質細胞（MSC）の注射可能なキャリアとして調査されています。このヒドロゲルは、酸化還元ラジカルイニシエーターアンモニウムペルサル硫酸アンモニウム（APS）とアスコルビン酸（AA）を使用して架橋されています。この研究では、アスコルビン酸（AA、アスコルビン酸ナトリウム（ASC）、およびアスコルビン酸マグネシウム-2-リン酸（ASC-2））に由来する3つの還元剤を含む2つの異なる硫酸塩酸化剤（APSおよびpersulf酸ナトリウム（NAP））およびその組み合わせを調べて、ラットMSCのpH、暴露時間、細胞毒性の関係を決定しました。さらに、特定の組み合わせのゲル化時間は、レオメトリーを使用して決定されました。各試薬で10〜500 mmの範囲の組み合わせの2時間後のpHおよび細胞生存率データは、使用された試薬に関係なく、より低いpHの変化とそれに対応する低濃度でのより高い生存率があることを示しました。10 mmでは、検査されたすべてのイニシエーターの組み合わせで、pHが1.5単位低下し、90％を超える生存率がありました。ただし、MSCの生存率は、濃度が100 mm以下で、イニシエーターの組み合わせの濃度が大幅に低下しました。100 mmでは、NAPS/ASC-2への曝露により、APS/AAまたはNAPS/ASCへの暴露よりも有意に多くの生細胞が生じましたが、この濃度では、NAPS/ASC-2はAPS/AAよりも大幅に長いOPFゲレーション開始時間を示しました。すべての併用濃度で、暴露時間（10分対2時間）はMSC生存率に大きな影響を与えませんでした。これらのデータは、最終的なpHおよび/またはラジカル形成がMSCの生存率に大きな影響を与え、細胞カプセル化アプリケーションの適切な開始器を特定するために複数の絡み合ったテスト手順が必要であることを示しています。

A novel hydrogel system based on oligo(poly(ethylene glycol) fumarate) (OPF) is currently being investigated as an injectable carrier for marrow stromal cells (MSCs) for orthopedic tissue engineering applications. This hydrogel is cross-linked using the redox radical initiators ammonium persulfate (APS) and ascorbic acid (AA). In this study, two different persulfate oxidizing agents (APS and sodium persulfate (NaPS)) with three reducing agents derived from ascorbic acid (AA, sodium ascorbate (Asc), and magnesium ascorbate-2-phosphate (Asc-2)) and their combinations were examined to determine the relationship between pH, exposure time, and cytotoxicity for rat MSCs. In addition, gelation times for specific combinations were determined using rheometry. pH and cell viability data after 2 h for combinations ranging from 10 to 500 mM in each reagent showed that there was a smaller pH change and a corresponding higher viability at lower concentrations, regardless of the reagents used. At 10 mM, there was less than a 1.5 unit drop in pH and greater than 90% viability for all initiator combinations examined. However, MSC viability was significantly reduced with concentrations of 100 mM and higher of the initiator combinations. At 100 mM, exposure to NaPS/Asc-2 resulted in significantly more live cells than exposure to APS/AA or NaPS/Asc, but at this concentration, NaPS/Asc-2 exhibited significantly longer OPF gelation onset times than APS/AA. At all combination concentrations, exposure time (10 min vs 2 h) did not significantly affect MSC viability. These data indicate that final pH and/or radical formation have a large impact on MSC viability and that multiple, intertwined testing procedures are required for identification of appropriate initiators for cell encapsulation applications.