Термочувствительный гидрогель в сочетании с аскорбилфосфатом натрия способствует укреплению пуповины человека.

Том 13 научных докладов, Номер статьи: 11909 (2023) Цитировать эту статью

284 доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Считается, что плохая выживаемость и ограниченная функция трансплантированных стволовых клеток существенно ограничивают их эффективность при заживлении ран. Следовательно, необходимо определить инновационные терапевтические стратегии для решения этих проблем. Во-первых, биологический эффект гидрогеля PF-127 отдельно и в сочетании с SAP на выживаемость и миграцию культивируемых HUCMSC оценивали с помощью анализов жизнеспособности клеток, апоптоза и царапин на ранах. S. aureus и E. coli использовали для оценки антибактериальной активности комбинации PF-127 плюс SAP. Кроме того, способность среды, кондиционированной HUCMSC (HUCMSC-CM), стимулировать ангиогенез и миграцию эндотелиальных клеток пупочной вены человека (HUVEC) in vitro оценивали с использованием анализов формирования трубок и трансвелловой миграции. Наконец, HUCMSC, встроенные в каркас PF-127 плюс SAP, вводили мышам в ложе эксцизионной кожной раны. Гистологический и иммуногистохимический анализы использовали для изучения способности к заживлению ран, а также клеточных реакций гидрогеля PF-127/HUCMSC/SAP. PF-127 показал цитотоксичность в отношении HUCMSC, тогда как добавление SAP значительно повышало жизнеспособность клеток и облегчало апоптоз HUCMSC, инкапсулированных в гидрогель PF-127 in vitro. Добавление SAP существенно устраняло ингибирующее действие PF-127 на миграцию HUCMSC in vitro. Комбинация PF-127 и SAP оказывала очевидную бактериостатическую функцию на S. aureus и E. coli. Более того, совместное лечение с SAP может значительно усилить стимулирующий эффект HUCMSCs-CM на ангиогенез и миграцию HUVECs in vitro. Комбинированная трансплантация HUCMSC, встроенных в SAP, PF-127 привела к значительному ускорению процесса заживления ран, увеличению количества пролиферирующих клеток и вновь образующихся кровеносных сосудов, а также усилению экспрессии фактора роста эндотелия сосудов. PF-127 в сочетании с SAP способствует опосредованному HUCMSC закрытию травматических ран у мышей, способствуя выживанию клеток, антибактериальному действию и ангиогенезу. Наши результаты заложили теоретическую основу для клинического лечения травматических дефектов кожи.

Травматическое повреждение кожи может привести к разрушению структурной и функциональной целостности нормальной ткани кожи1. Поверхностные повреждения кожи, которые повреждают только эпидермис, могут полностью самозаживляться, в то время как глубокие раны кожи, повреждающие подлежащую дерму, характеризуются ограниченной способностью к самовосстановлению, тяжелой микробной инфекцией и аномальными фиброзными рубцами2. Лечение тяжелых поражений кожи, таких как большие кожные раны, серьезные повреждения кожи и ожоги кожи, часто требует хирургической обработки, добавления факторов роста или терапии отрицательным давлением с использованием биоактивных повязок на рану3,4. Тем не менее, терапевтическая эффективность этих методов лечения часто оказывается неудовлетворительной для многих пациентов.

В настоящее время терапия на основе мезенхимальных стволовых клеток (МСК) признана эффективным подходом к регенерации тканей и заживлению ран посредством рекрутирования эпителия, стимуляции ангиогенеза и регулирования воспаления5,6. В частности, МСК, полученные из пуповины человека (HUCMSC), являются одними из наиболее широко используемых в доклинических и клинических исследованиях из-за повторяемости их сбора, малоинвазивного процесса сбора и более высокого выхода МСК. HUCMSC считаются идеальными клеточными источниками регенеративной медицины из-за их более длительного срока службы, более высокой пролиферативной способности и более сильной способности к дифференцировке клеток, чем другие MSC7,8,9. В предыдущих исследованиях регенерации ран распространенным методом доставки МСК была инъекция. В то же время терапевтическая эффективность была ограничена плохим приживлением, короткой ретенцией и низкой выживаемостью трансплантированных МСК10,11,12.

Благодаря недавним достижениям в области тканевых инженерных исследований, сочетание МСК с каркасами на основе биоматериалов, которые продлевают время выживания МСК в микроокружении раны, послужило перспективной альтернативой омоложению ран. Плюроник F-127 представляет собой термочувствительный гидрогель, который существует в виде жидкости при низких температурах и в виде полутвердого геля при повышении температуры13. Деградация PF-127 происходит быстро после трансплантации in vivo практически без побочных эффектов на хозяина. FDA США разрешило PF-127 для клинического использования стволовых клеток14. МСК в желе Уортона, инкапсулированные в гидрогель PF-127, могут значительно способствовать заживлению диабетических ран у мышей15. Вен и др. использовали PF-127 для доставки МСК при спондилодезе у кроликов и сообщили, что это соединение превосходит только МСК16. Другое исследование показало, что PF-127 полезен для удержания внеклеточных везикул, полученных из стромальных клеток, а применение PF-127 улучшает заживление и регенерацию суставных свищей пищевода17. Однако существуют препятствия для применения PF-127 для лечения кожных ран, поскольку сообщалось, что PF-127 оказывает цитотоксическое воздействие на выживаемость инкапсулированных клеток15,18,19. Исследование по снижению цитотоксичности PF-127 продемонстрировало, что введение мембраностабилизирующего агента может заметно повысить жизнеспособность МСК в PF-12720.