軟骨組織工学注射可能なゼラチンヒドロゲルの適用in situ可視光活性化ゲレーション能力と水溶液の両方で溶液があります

軟骨形成的に支持的な3次元のヒドロゲル足場にカプセル化された軟骨形成細胞は、関節軟骨修復に対する有望な再生アプローチを表しています。この研究では、空気または水溶液中の可視光（VL）活性化架橋を介して急速なゲル化が可能な注射可能な生分解性メタクリル化ゼラチン（MGL）ベースのヒドロゲルを開発しました。軽度のフォトクロスリンク条件により、ゲル化プロセス中に細胞が組み込まれることができました。カプセル化されたヒト塩マロー由来間葉系幹細胞（HBMSC）は、足場全体で高い長期の生存率（最大90日）を示しました。軟骨組織工学のためのMGLヒドロゲルの適用性を評価するために、コントロールとしてアガロースに播種したHBMSCを使用して、カプセル化されたHBMSCの軟骨形成の有効性を評価しました。移植後に宿主組織と統合するHBMSCを含むMGLコンストラクトの能力を、in vitro軟骨修復モデルを使用してさらに調査しました。結果は、MGLヒドロゲルが空気および水溶液で光重合することができることが、HBMSCの成長とTGF-β3誘発性軟骨形成をサポートすることを示しました。アガロースと比較して、HBMSCを搭載したMGLコンストラクトは時間とともに機械的に強く、プッシュアウトの機械的テストに基づいて移植時に在来軟骨組織とよく統合します。したがって、vl-photocrosslinked mgl足場は、細胞ベースの修復と関節軟骨の欠陥の再浮上のための有望な足場を表します。

Chondroprogenitor cells encapsulated in a chondrogenically supportive, three-dimensional hydrogel scaffold represents a promising, regenerative approach to articular cartilage repair. In this study, we have developed an injectable, biodegradable methacrylated gelatin (mGL)-based hydrogel capable of rapid gelation via visible light (VL)-activated crosslinking in air or aqueous solution. The mild photocrosslinking conditions permitted the incorporation of cells during the gelation process. Encapsulated human-bone-marrow-derived mesenchymal stem cells (hBMSCs) showed high, long-term viability (up to 90 days) throughout the scaffold. To assess the applicability of the mGL hydrogel for cartilage tissue engineering, we have evaluated the efficacy of chondrogenesis of the encapsulated hBMSCs, using hBMSCs seeded in agarose as control. The ability of hBMSC-laden mGL constructs to integrate with host tissues after implantation was further investigated utilizing an in vitro cartilage repair model. The results showed that the mGL hydrogel, which could be photopolymerized in air and aqueous solution, supports hBMSC growth and TGF-β3-induced chondrogenesis. Compared with agarose, mGL constructs laden with hBMSCs are mechanically stronger with time, and integrate well with native cartilage tissue upon implantation based on push-out mechanical testing. VL-photocrosslinked mGL scaffold thus represents a promising scaffold for cell-based repair and resurfacing of articular cartilage defects.