Gránulos cerámicos dopados con estroncio y cobre en procesos celulares asociados con la regeneración ósea
Autores: Safarova (Yantsen), Yuliya; Nessipbekova, Assem; Syzdykova, Aizhan; Olzhayev, Farkhad; Umbayev, Bauyrzhan; Kassenova, Aliya; Fadeeva, Inna V.; Askarova, Sholpan; Rau, Julietta V.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Gránulos cerámicos dopados con estroncio y cobre en procesos celulares asociados con la regeneración ósea
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales para aplicaciones biomédicas
Palabras clave
Fracturas óseas patológicas
Biocerámicas
Materiales a base de fosfato tricálcico
Dopaje con Sr y Cu
Osteogénesis
Angiogénesis
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Antecedentes: La fractura ósea patológica es un problema en aumento impulsado por el envejecimiento y la obesidad crecientes. Los biocerámicos, particularmente los materiales a base de fosfato de tricalcio (TCP), son reconocidos por su excepcional biocompatibilidad, osteoconductividad y capacidad para promover la biomineralización. En el presente estudio, diseñamos y caracterizamos gránulos porosos de TCP dopados con estroncio (Sr) y cobre (Cu) (CuSr TCP). Se seleccionaron iones de Sr ya que desempeñan un papel crucial en la formación ósea temprana, la osteogénesis y la angiogénesis; los iones de Cu poseen propiedades antibacterianas. Materiales: Los gránulos de CuSr TCP sintetizados fueron caracterizados mediante difracción de rayos X. Se realizaron ensayos de citotoxicidad y análisis de proliferación celular a través de la actividad de la lactato deshidrogenasa (LDH) y las pruebas de viabilidad CCK-8 en células madre mesenquimatosas derivadas de médula ósea de rata (BM-MSCs). La actividad hemolítica se llevó a cabo con glóbulos rojos humanos (RBCs). La osteogénesis temprana y tardía se evaluó con la actividad de fosfatasa alcalina (ALP) y Alizarina Roja S en células progenitoras de osteoblastos humanos y BM-MSCs de rata. La influencia de CuSr TCP en la angiogénesis se investigó en células endoteliales de vena umbilical humana (HUVECs). Resultados: Hemos demostrado que los medios enriquecidos con CuSr TCP en concentraciones que varían de 0.1 mg/mL a 1 mg/mL no fueron citotóxicos y no afectaron significativamente la tasa de proliferación celular y la motilidad. Además, una concentración de 0.5 mg/mL mostró un aumento de 2.5 veces en el potencial de migración de BM-MSCs. También encontramos que los medios enriquecidos con CuSr TCP aumentaron ligeramente la osteogénesis temprana. También descubrimos que las sustituciones de Sr y Cu en las partículas de TCP mejoraron significativamente los parámetros angiogénicos medidos en comparación con los gránulos de TCP de control y no sustituidos. Conclusión: Nuestros resultados demuestran que los gránulos porosos de TCP dopados con Sr y Cu son biocompatibles, promueven la osteodiferenciación y la angiogénesis, y podrían ser recomendados para estudios in vivo adicionales.
Descripción
Antecedentes: La fractura ósea patológica es un problema en aumento impulsado por el envejecimiento y la obesidad crecientes. Los biocerámicos, particularmente los materiales a base de fosfato de tricalcio (TCP), son reconocidos por su excepcional biocompatibilidad, osteoconductividad y capacidad para promover la biomineralización. En el presente estudio, diseñamos y caracterizamos gránulos porosos de TCP dopados con estroncio (Sr) y cobre (Cu) (CuSr TCP). Se seleccionaron iones de Sr ya que desempeñan un papel crucial en la formación ósea temprana, la osteogénesis y la angiogénesis; los iones de Cu poseen propiedades antibacterianas. Materiales: Los gránulos de CuSr TCP sintetizados fueron caracterizados mediante difracción de rayos X. Se realizaron ensayos de citotoxicidad y análisis de proliferación celular a través de la actividad de la lactato deshidrogenasa (LDH) y las pruebas de viabilidad CCK-8 en células madre mesenquimatosas derivadas de médula ósea de rata (BM-MSCs). La actividad hemolítica se llevó a cabo con glóbulos rojos humanos (RBCs). La osteogénesis temprana y tardía se evaluó con la actividad de fosfatasa alcalina (ALP) y Alizarina Roja S en células progenitoras de osteoblastos humanos y BM-MSCs de rata. La influencia de CuSr TCP en la angiogénesis se investigó en células endoteliales de vena umbilical humana (HUVECs). Resultados: Hemos demostrado que los medios enriquecidos con CuSr TCP en concentraciones que varían de 0.1 mg/mL a 1 mg/mL no fueron citotóxicos y no afectaron significativamente la tasa de proliferación celular y la motilidad. Además, una concentración de 0.5 mg/mL mostró un aumento de 2.5 veces en el potencial de migración de BM-MSCs. También encontramos que los medios enriquecidos con CuSr TCP aumentaron ligeramente la osteogénesis temprana. También descubrimos que las sustituciones de Sr y Cu en las partículas de TCP mejoraron significativamente los parámetros angiogénicos medidos en comparación con los gránulos de TCP de control y no sustituidos. Conclusión: Nuestros resultados demuestran que los gránulos porosos de TCP dopados con Sr y Cu son biocompatibles, promueven la osteodiferenciación y la angiogénesis, y podrían ser recomendados para estudios in vivo adicionales.