ネイティブ細胞外マトリックスで成長したヒドロキシアパタイト：ヒト線維芽細胞との初期相互作用

タンパク質は、鉱物の物理的特性を調節することが知られているため、生体模倣調製された炭酸塩含有ヒドロキシアパタイトの構造と生物学的特性に強く影響することが予想されます。この研究は、培養された骨芽細胞様細胞によって生成された生物学的マトリックスである細胞外マトリックスでコーティングされた異なる基質で成長したヒドロキシアパタイト層の主な形態学的特性についてさらに学ぶように設計されました。ヒドロキシアパタイトの成長は、ヒトの血漿に似た溶液であるシミュレートされた体液で行われました。細胞外マトリックスは、ステンレス鋼、シリコン、シリカガラスなどの材料の表面上の生体模倣ヒドロキシアパタイトの鉱化作用のテンプレートとして機能し、均一な層の形成につながることがわかった。後者は、通常の球体形状の粒子にグループ化されたナノメートルサイズのヒドロキシアパタイト結晶で構成されており、細胞外マトリックスコーティングのないサンプルと比較して平均直径が大幅に高くなりました。それに続く生体線維芽細胞を用いたin vitro研究は、細胞の挙動がヒドロキシアパタイトの成長に使用される基礎基板のタイプと、模擬体液のサンプルの浸漬時間に依存することを示しました。ヒドロキシアパタイト層の厚さを増加させると、細胞の反応が目に見えて変化し、線維芽細胞はヒドロキシアパタイト - エクストラセリルマトリックスコーティングを備えたサンプル上で星状の形態を発達させました。フィブロネクチンによる前吸着により、初期の細胞の接着が大幅に改善され、すべての表面に広がりました。したがって、このようなアプローチは、組織の互換性が改善された表面の発達に寄与する可能性があります。

Proteins are known to modulate the physical properties of minerals, and thus we anticipate that they will strongly influence the structure and the biological properties of biomimetically prepared carbonate-containing hydroxyapatite. This study was designed to learn more about the main morphological characteristics of hydroxyapatite layer grown on different substrates coated with an extracellular matrix, a biological matrix that was produced by cultured osteoblast-like cells. The hydroxyapatite growth was carried out in a simulated body fluid, a solution that resembles the human blood plasma. It was found that the extracellular matrix may serve as a template for the mineralization of biomimetic hydroxyapatite on the surface of materials like stainless steel, silicon, and silica glass, leading to the formation of a homogeneous layer. The latter was consisting of nanometer-sized hydroxyapatite crystals grouped in particles with regular sphere shape and with a significantly higher average diameter in comparison to samples without extracellular matrix coating. Subsequent in vitro studies with living fibroblasts showed that the cellular behavior depended on the type of underlying substrate used for the hydroxyapatite growth, as well as on the immersion time of the samples in the simulated body fluid. Increasing the thickness of the hydroxyapatite layer altered visibly the cellular response, and the fibroblasts developed stellate morphology on the samples with a hydroxyapatite-extracellular matrix coating. Preadsorption with fibronectin significantly improved the initial cell adhesion and spreading to all surfaces. Thus, such an approach may contribute to the development of surfaces with better tissue compatibility.