軟骨組織工学のための注射可能な強化型浸透性ネットワークヒドロゲルとしてのラポナイトナノ粒子関連サイレートヒドロキシプロピルメチルセルロース

無効：関節軟骨は、自発的に治癒しない結合組織です。この問題に対処するために、生体材料支援細胞療法は、有望な進歩を抱えて研究されています。強力な機械的特性の欠如は、3次元の足場の大きな進歩にもかかわらず、依然として懸念事項です。この記事の目的は、ラポナイトとして知られる少量のナノ除去粘土を使用して複合ヒドロゲルを開発することでした。これらのラポナイトは、サイロ化されたヒドロキシプロピルメチルセルロース（SI-HPMC）ヒドロゲルのゲル構造内で自己設定することができました。Laponites（XLG）をSI-HPMCと混合して、ハイブリッド浸透ネットワークの開発につながる複合ヒドロゲルを調製しました。この貫通ネットワークは、ヒドロゲルの機械的特性を増加させます。in vitroの調査では、架橋後の複合材内の細胞適合性または酸素拡散に関するXLGからの副作用は示されませんでした。複合ヒドロゲルと軟骨形成細胞を含むハイブリッド足場の能力がin vivoで軟骨組織を形成する能力を、ヌードマウスの皮下ポケットに6週間の移植中に調査しました。複合コンストラクトの組織学的分析により、グリコサミノグリカンとコラーゲンを含む細胞外マトリックスを備えた軟骨様組織の形成が明らかになりました。全体として、この新しいハイブリッド構造は、細胞適合性、酸素拡散、またはクラスター内で自己組織化して細胞外マトリックス成分を生成する軟骨形成細胞の能力を妨げることなく、ヒドロゲルの機械的特性を強化する浸透ネットワークを実証します。この複合ヒドロゲルは、関節軟骨欠損の大きな動物モデルにおける軟骨欠損の治療に関連する可能性があります。 重要な声明：関節軟骨は、自然に治癒できない組織です。この臨床的に関連する問題に対処するために、生体材料支援細胞療法は有望であると考えられていますが、しばしば適切な機械的特性がありません。私たちの目的は、多糖ベースの自己交配ヒドロゲル内でゲル化できる少量のナノ補強材（ラポナイト）を使用して、複合ヒドロゲルを開発することでした。この新しいハイブリッドコンストラクトは、その細胞適合性、O2拡散、およびクラスター内で自己組織化して細胞外マトリックス成分を生成する軟骨性細胞の能力を妨げることなく、ヒドロゲルの機械的特性を強化する相互浸透ネットワーク（IPN）を示しています。この複合ヒドロゲルは、軟骨欠損の治療に関連する可能性があり、関節軟骨欠損の大型動物モデルで考慮されるようになります。

UNLABELLED: Articular cartilage is a connective tissue which does not spontaneously heal. To address this issue, biomaterial-assisted cell therapy has been researched with promising advances. The lack of strong mechanical properties is still a concern despite significant progress in three-dimensional scaffolds. This article's objective was to develop a composite hydrogel using a small amount of nano-reinforcement clay known as laponites. These laponites were capable of self-setting within the gel structure of the silated hydroxypropylmethyl cellulose (Si-HPMC) hydrogel. Laponites (XLG) were mixed with Si-HPMC to prepare composite hydrogels leading to the development of a hybrid interpenetrating network. This interpenetrating network increases the mechanical properties of the hydrogel. The in vitro investigations showed no side effects from the XLG regarding cytocompatibility or oxygen diffusion within the composite after cross-linking. The ability of the hybrid scaffold containing the composite hydrogel and chondrogenic cells to form a cartilaginous tissue in vivo was investigated during a 6-week implantation in subcutaneous pockets of nude mice. Histological analysis of the composite constructs revealed the formation of a cartilage-like tissue with an extracellular matrix containing glycosaminoglycans and collagens. Overall, this new hybrid construct demonstrates an interpenetrating network which enhances the hydrogel mechanical properties without interfering with its cytocompatibility, oxygen diffusion, or the ability of chondrogenic cells to self-organize in the cluster and produce extracellular matrix components. This composite hydrogel may be of relevance for the treatment of cartilage defects in a large animal model of articular cartilage defects. STATEMENT OF SIGNIFICANCE: Articular cartilage is a tissue that fails to heal spontaneously. To address this clinically relevant issue, biomaterial-assisted cell therapy is considered promising but often lacks adequate mechanical properties. Our objective was to develop a composite hydrogel using a small amount of nano reinforcement (laponite) capable of gelling within polysaccharide based self-crosslinking hydrogel. This new hybrid construct demonstrates an interpenetrating network (IPN) which enhances the hydrogel mechanical properties without interfering with its cytocompatibility, O2 diffusion and the ability of chondrogenic cells to self-organize in cluster and produce extracellular matrix components. This composite hydrogel may be of relevance for the treatment of cartilage defects and will now be considered in a large animal model of articular cartilage defects.