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电纺葡聚糖/聚乳酸-羟基乙酸共聚物支架在成纤维细胞/巨噬细胞共培养体系中的生物降解性

The biodegradability of electrospun Dextran/PLGA scaffold in a fibroblast/macrophage co-culture.

作者信息

Pan Hui, Jiang Hongliang, Chen Weiliam

机构信息

Department of Biomedical Engineering, T18-030 Health Sciences Center, State University of New York-Stony Brook, Stony Brook, NY 11794-8181, United States.

出版信息

Biomaterials. 2008 Apr;29(11):1583-92. doi: 10.1016/j.biomaterials.2007.12.005. Epub 2008 Jan 14.

Abstract

Fibroblast and macrophage are 2 dominant cell types respond cooperatively to degrade implanted biomaterials. Using an electrospun Dextran/Poly-lactide-co-glycolide (PLGA) scaffold as a model, an in vitro fibroblast/macrophage co-culture system was developed to investigate the degradability of implantable biodegradable materials. SEM showed that both fibroblasts and macrophages were able to degrade the scaffold, separately or cooperatively. Under the synergistic coordination of macrophages and fibroblasts, scaffolds showed faster degradation rate than their counterparts incubated with a single type of cells as well as in PBS or cell culture medium. Lysozyme, non-specific esterase (NSE), gelatinase, hyaluronidase-1 and alpha-glucosidase were up-regulated in the presence of the scaffold, suggesting their roles in the cell-mediated scaffold degradation. In addition, the expressions of cell surface receptors CD204 and Toll like receptor 4 (TLR4) were elevated 1 week after cell seeding, implying that these receptors might be involved in scaffold degradation. The results of in vivo subdermal implantation of the scaffold further confirmed the biodegradability of the Dextran/PLGA scaffold. The fibroblast/macrophage co-culture model adequately mimicked the in vivo environment and could be further developed into an in vitro tool for initial biomaterial evaluation.

摘要

成纤维细胞和巨噬细胞是两种主要的细胞类型,它们协同作用以降解植入的生物材料。以静电纺丝葡聚糖/聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)支架为模型,建立了体外成纤维细胞/巨噬细胞共培养系统,以研究可植入生物可降解材料的降解性。扫描电子显微镜显示,成纤维细胞和巨噬细胞都能够单独或协同降解支架。在巨噬细胞和成纤维细胞的协同作用下,支架的降解速度比与单一类型细胞共同培养以及在磷酸盐缓冲液或细胞培养基中培养的支架更快。在支架存在的情况下,溶菌酶、非特异性酯酶(NSE)、明胶酶、透明质酸酶-1和α-葡萄糖苷酶上调,表明它们在细胞介导的支架降解中发挥作用。此外,细胞接种1周后,细胞表面受体CD204和Toll样受体4(TLR4)的表达升高,这意味着这些受体可能参与支架降解。支架皮下植入体内的结果进一步证实了葡聚糖/PLGA支架的生物可降解性。成纤维细胞/巨噬细胞共培养模型充分模拟了体内环境,可进一步发展成为用于初步生物材料评估的体外工具。

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