ナノ構造化された界面自己組織化ペプチド - ポリマー膜は、鉱化作用と細胞接着を強化するための

自己組織化されたポリマー膜などの柔らかい界面材料は、細胞プロセスを調節するために重要な選択的な障壁や制御された親和性相互作用を提供できるため、生体材料として関心が高まっています。ここでは、骨再生における潜在的な用途に選択的な分子機能を統合するマルチスケール構造膜の設計と製造を報告します。膜は、ミネラル化（EE）、インテグリン結合（RGDS）、骨形成（YGFGG）ペプチド（YGFGG）ペプチド後継性を含む、異なる生化学モチーフを組み込んだ、ヒアルロン酸および多型ペプチド（MDP）の流産水溶液の界面自己組織化によって得られました。MDPの循環二色性およびフーリエ変換赤外線分光分析により、主要なβシート立体構造が明らかになり、透過型電子顕微鏡（TEM）は、異なる長さの繊維様ナノ構造の形成を示しました。膜の走査型電子顕微鏡（SEM）は、異方性構造と異なるナノトポグラフィを持つ表面を示し、TEMで観察される形態学的な違いを反映しています。すべての膜は、ミネラル化溶液にインキュベートすると、表面にリン酸カルシウムミネラルの堆積を促進することができました。カバースリップにコーティングされた、または膜内に提示されたMDPの能力は、細胞の接着をサポートするために調査されました。RGDを欠いている膜の細胞は回り続けましたが、RGDの存在下では、より細長く膜に固定されているように見えます。これらの観察結果は、膜に付着した細胞を示し、膜表面との密接な相互作用を伴う拡張形態を示すSEM分析によって確認されました。これらの分子設計された界面膜は、幹細胞の成長と分化のための関連する生化学的信号と構造生体模倣成分を提供し、最終的に骨再生を促進できると予想しています。

Soft interfacial materials, such as self-assembled polymer membranes, are gaining increasing interest as biomaterials since they can provide selective barriers and/or controlled affinity interactions important to regulate cellular processes. Herein, we report the design and fabrication of multiscale structured membranes integrating selective molecular functionalities for potential applications in bone regeneration. The membranes were obtained by interfacial self-assembly of miscible aqueous solutions of hyaluronan and multi-domain peptides (MDPs) incorporating distinct biochemical motifs, including mineralizing (EE), integrin-binding (RGDS) and osteogenic (YGFGG) peptide sequences. Circular dichroism and Fourier transform infrared spectroscopy analyses of the MDPs revealed a predominant β-sheet conformation, while transmission electron microscopy (TEM) showed the formation of fibre-like nanostructures with different lengths. Scanning electron microscopy (SEM) of the membranes showed an anisotropic structure and surfaces with different nanotopographies, reflecting the morphological differences observed under TEM. All the membranes were able to promote the deposition of a calcium-phosphate mineral on their surface when incubated in a mineralizing solution. The ability of the MDPs, coated on coverslips or presented within the membranes, to support cell adhesion was investigated using primary adult periosteum-derived cells (PDCs) under serum-free conditions. Cells on the membranes lacking RGDS remained round, while in the presence of RGDS they appear to be more elongated and anchored to the membrane. These observations were confirmed by SEM analysis that showed cells attached to the membrane and exhibiting an extended morphology with close interactions with the membrane surface. We anticipate that these molecularly designed interfacial membranes can both provide relevant biochemical signals and structural biomimetic components for stem cell growth and differentiation and ultimately promote bone regeneration.