バイオインスパイアされたケルシトリンナノコートティング：表面の定量化のための蛍光ベースの方法、および幹細胞の接着と骨芽細胞系統への分化に対する効果

ポリフェノールベースのコーティングには、これらの化合物の複数の生物活性機能により、心血管ステント、造影剤、薬物送達システム、または骨インプラントなど、医療機器にいくつかの潜在的な用途があります。以前の研究では、共有化学を介してフラボノイドで官能化されたチタン表面を製造し、in vitroで骨形成、抗炎症、および抗線維性特性を観察しました。この作業では、フラボノイドと自発的に蛍光錯体を形成するホウンエステルである2-アミノエチルジフェニルボリネートを使用して、表面に移植されたフラボノイドの量を定量化するための蛍光ベースの方法を報告します。この方法は、敏感で、シンプルで、迅速で、日常的な機器で実行しやすく、他の植物由来のポリフェノールベースのコーティングの表面被覆率を決定するために適用できます。それに加えて、フラボノイドケルシトリンをTi基質に共有結合するための還元的アミノ化に基づくアプローチを評価し、移植条件を最適化しました。反応条件に応じて、グレシトリングラフトの量は、6.2 mm TIコインで64±10および842±361 nmolでした。最後に、ケルシトリンナノコートTI表面で培養された骨髄由来のヒト間葉系幹細胞のin vitro挙動を評価しました。ケルシトリンで官能化された表面は、おそらく表面にケルシトリンのカテコール基が存在するため、コントロール表面よりも速い幹細胞の接着を示しました。インプラントのパフォーマンスを成功させるには、急速な細胞接着が重要です。さらに、21日間の細胞培養後に、ケルシトリン - ナノ誘発表面が細胞の鉱化作用を強化しました。これらの結果は、ケルシトリンナノカートティングが骨インプラントの急速な骨分類を促進できることを示しています。

Polyphenol-based coatings have several potential applications in medical devices, such as cardiovascular stents, contrast agents, drug delivery systems, or bone implants, due to the multiple bioactive functionalities of these compounds. In a previous study, we fabricated titanium surfaces functionalized with flavonoids through covalent chemistry, and observed their osteogenic, anti-inflammatory, and antifibrotic properties in vitro. In this work, we report a fluorescence-based method for the quantification of the amount of flavonoid grafted onto the surfaces, using 2-aminoethyl diphenylborinate, a boronic ester that spontaneously forms a fluorescent complex with flavonoids. The method is sensitive, simple, rapid, and easy to perform with routine equipment, and could be applied to determine the surface coverage of other plant-derived polyphenol-based coatings. Besides, we evaluated an approach based on reductive amination to covalently graft the flavonoid quercitrin to Ti substrates, and optimized the grafting conditions. Depending on the reaction conditions, the amount of quercitrin grafted was between 64 ± 10 and 842 ± 361 nmol on 6.2 mm Ti coins. Finally, we evaluated the in vitro behavior of bone-marrow-derived human mesenchymal stem cells cultured on the quercitrin nanocoated Ti surfaces. The surfaces functionalized with quercitrin showed a faster stem cell adhesion than control surfaces, probably due to the presence of the catechol groups of quercitrin on the surfaces. A rapid cell adhesion is crucial for the successful performance of an implant. Furthermore, quercitrin-nanocoated surfaces enhanced the mineralization of the cells after 21 days of cell culture. These results indicate that quercitrin nanocoatings could promote the rapid osteointegration of bone implants.