軟骨外マトリックスのバイオインスピレーションの超脂肪型ナノファイバーヒドロゲル模倣物

軟骨細胞外マトリックス（ECM）の真の生体模倣は、機械的に要求の厳しい、しばしば炎症を起こした環境でこの組織を再生する我々の能力に大きく貢献する可能性があります。関節軟骨は、親水性ポリマーメッシュワークに埋め込まれた細胞と線維性タンパク質で作られた複合組織です。ここでは、ポリアニオン官能化アルギン酸塩を使用して、ネイティブECMのグリコサミノグリカン成分を模倣しています。フィブリラー成分を作成するには、-78°Cマンドレル上のポリ（ε-カプロラクトン）のクライオエレクトロスピニングは、その後O2プラズマによって処理され、安定した、超肺炎、水植物ナノファイバーネットワークを作成するために使用されます。この研究では、軟骨細胞/アルギン酸溶液を繊維メッシュに浸透させることにより、1.5 mmより厚い細胞を含んだ繊維強化複合足場を作成できます。フィブリラー成分は、軟骨誘導性があるが、機械的に弱い硫酸化アルギン酸ヒドロゲルを大幅に強化します。これにより、軟骨細胞によるグリコサミノグリカンおよびコラーゲン型II型の豊富なマトリックスの産生、およびin vivoでの複合材料の生成が可能になります。システムをさらに強化するために、エレクトロスピニング成分にはデキサメタゾンがロードされ、IL-1βを介した炎症性in辱から細胞を保護しました。

A true biomimetic of the cartilage extracellular matrix (ECM) could greatly contribute to our ability to regenerate this tissue in a mechanically demanding, often inflamed environment. Articular cartilage is a composite tissue made of cells and fibrillar proteins embedded in a hydrophilic polymeric meshwork. Here, a polyanionic functionalized alginate is used to mimic the glycosaminoglycan component of the native ECM. To create the fibrillar component, cryoelectrospinning of poly(ε-caprolactone) on a -78 °C mandrel, subsequently treated by O2 plasma, is used to create a stable, ultraporous and hydrophillic nanofiber network. In this study, cell-laden, fiber-reinforced composite scaffolds thicker than 1.5 mm can be created by infiltrating a chondrocyte/alginate solution into the fiber mesh, which is then physically cross-linked. The fibrillar component significantly reinforces the chondroinductive, but mechanically weak sulfated alginate hydrogels. This allows the production of a glycosaminoglycan- and collagen type II-rich matrix by the chondrocytes as well as survival of the composite in vivo. To further enhance the system, the electrospun component is loaded with dexamethasone, which protected the cells from an IL-1β-mediated inflammatory insult.