Cartilage regeneration via small molecule induced rat bone marrow mesenchymal stem cells on natural biomaterials

Kıkırdak, hastalık ve yaralanmalardan kaynaklanan hasarlarda kendini yenileme kapasitesi düşük olan, damar ve nöral doku içermeyen bir dokudur. Mevcut ortopedik tedaviler, donör bölge morbiditesi ve doğal dokuya kıyasla yeni oluşan dokunun yetersiz mekanik ve fonksiyonel özelliklere sahip olması gibi bazı limitasyonlara sahiptir. Bu bağlamda, kıkırdak doku mühendisliği, geleneksel ortopedik tedavilerin limitasyonlarının aşılabilmesi için alternatif bir çözüm sunabilir. Bu çalışmada kıkırdak doku mühendisliği için, doğal biyomateryaller olan Keçiboynuzu gamı (KBG), Ksantan gamı (KG) ve Damla Sakızı (DS) birleştirilerek kriyojel doku iskeleri oluşturulmuştur. KBG-XG ve KBG-XG-DS kriyojelleri fiziksel, mekanik ve kimyasal olarak karakterize edilmiştir. Sonuçlar, kriyojellerin makro gözenekli ve birbirine bağlı gözenek yapılarını ve kondrojenik farklılaşmayı indüklemek için kriyojellerden Kartogenin (KGN) küçük molekülünün sürekli salındığını göstermiştir. Ayrıca bu kriyojeller, literatürdeki doğal kıkırdak dokusu ve diğer polisakkarit bazlı kriyojellerle benzer mekanik özellikler göstermiştir. Hücre canlılığı analizine göre, sıçan kemik iliği mezenkimal kök hücreleri (SKİ-MKH'ler) kriyojellerin içinde tutunmuş, büyümüş ve çoğalmıştır. Karakterizasyon ve hücre canlılığı analizlerinin sonuçlarına göre yüzde 3 (k/h) - 1:1 (k/k) KBG-XG ve yüzde 3 (k/h) - 1:1 (k/k) KBG-XG + 5 mg/mL DS konsatrasyonlarına sahip kriyojeller seçilmiştir. Sonraki in vitro boyamalar ve kantitatif gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu analizi, seçilen kriyojellerin içindeki SKİ-MKH'lerin kıkırdağa özgü matriks moleküllerini ürettiğini ve genlerini ifade ettiğini göstermiştir. Kondrojenik farklılaşmayı test etmek için ektopik sıçan modelinde in vivo çalışmalar yapılmıştır. SKİ-MKH'ler, KGN yüklü kriyojellerin içinde, implantasyonlarının 4. ve 8. haftalarında, kondrosit benzeri hücrelere farklılaşmıştır. Bu sonuçlar, KBG-XG ve KBG-XG-DS kriyojellerinin kıkırdak doku mühendisliğinde kullanılma potansiyeline sahip olduğunu göstermiştir.