بررسی تاثیر داربست الکتروریسی شده کلاژن، نانواکسید روی حاوی سلول‌های بنیادی مشتق از بافت چربی بر روی زخم دیابتیک در موش صحرایی
محورهای موضوعی : فصلنامه زیست شناسی جانوریغزاله لاریجانی 1 , کاظم پریور 2 * , نسیم حیاتی رودباری 3 , پریچهره یغمایی 4 , ناصر امینی 5 *
1 - گروه زیست‌شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 - گروه زیست‌شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
3 - گروه زیست‌شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
4 - گروه زیست‌شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
5 - مرکز تحقیقات سلولی و مولکولی، دانشگاه علوم پزشکی ایران، تهران، ایران
کلید واژه: کلاژن, سلول‌های بنیادی, الکتروریسی, نانو اکسید روی, زخم دیابتیک,
چکیده مقاله :
زخم‌های مزمن، از جمله زخم‌های دیابتی، ترمیم ضعیف، بهبود طولانی مدت و رسوب کلاژن ضعیف دارند. ساخت داربست‌های نانوالیافی می‌تواند نسبت سطح به حجم بیشتری برای نفوذ و تکثیر سلولی داشته باشد. همچنین افزودن عوامل آنتی باکتریال اکسید شده با بار مثبت می‌تواند نفوذ بهتری به داخل سلول‌ها داشته باشد. در این مطالعه اثر نانوالیاف کلاژن به همراه نانوذرات اکسید روی و سلول‌های بنیادی بر زخم دیابتی بررسی شد. مشخصه یابی کلاژن با استفاده از آزمون FTIR انجام شد. نانوالیاف کلاژن و ZnO NP با تکنیک‌های SEM، FTIR، آزمون تورم، MTT و چسبندگی سلولی مشخص شدند. قطر نانوالیاف 79 ± 05 نانومتر بود. همچنین تصاویر MTT و SEM نشان داد که سلول‌های روی داربست‌های نانوالیافی همراه با نانوذرات اکسید روی رشد، تکثیر و چسبندگی بهتری دارند. نتایج به‌دست‌آمده از مطالعه حیوانی و ایمونوهیستوشیمی نیز نشان داد که سرعت بهبود زخم و تولید کلاژن در گروه دارای کلاژن، اکسید روی و سلول‌های مزانشیمی بهتر بود. بنابراین می‌توان گفت که نانو ذره اکسید روی را می‌توان یک نانوذره جدید در الیاف الکتروریسی شده در نظر گرفت که باعث افزایش زنده ماندن و تکثیر سلول می‌شود.
Chronic wounds, including diabetic wounds, have poor healing, long-duration healing, and weak collagen deposition. Fabrication nanofiber scaffolds can have a higher surface-to-volume ratio for cell penetration and proliferation. Also, the addition of positively charged oxidized antibacterial agents can better penetration into the cells. In this study, we investigated the effect of collagen nanofibers along with zinc oxide Nano-particle and stem cells on diabetic wound. Collagen characterization was done using the FTIR test. Collagen/ZnO NP nanofibers were characterized by SEM, FTIR, swelling test, MTT, and cell adhesion techniques. The diameter of nanofibers was 05 ± 79 nm. Also, MTT and SEM images showed that cells on nanofibrous scaffolds combined with zinc oxide Nano-particle have better cell growth, proliferation, and adhesion. The results obtained from the animal and immunohistochemistry study also showed that the speed of wound healing and collagen production was better in the group with collagen, zinc oxide, and mesenchymal cells. Therefore, it can be said that the zinc oxide Nano-particle can be considered a new Nano-particle in electrospun fibers that increase cell viability and proliferation.
1. Ashraf S.S., Parivar K., RoodbariN. H., Mashayekhan S., Amini N. 2022. Fabrication and characterization of biaxially electrospun collagen/alginate nanofibers, improved with Rhodotorula mucilaginosa sp. GUMS16 produced exopolysaccharides for wound healing applications. International Journal of Biological Macromolecules, 196:194-203.
2. Chu Z., Zhao T., Li L., Fan J., Qin Y. 2017. Characterization of antimicrobial poly (lactic acid)/nano-composite films with silver and zinc oxide nanoparticles. Materials, 10(6), 659.
3. Gu L., Shan T., Ma Y.X., Tay F. Niu L.. 2019. Novel biomedical applications of crosslinked collagen. Trends in biotechnology, 37(5):464-491.
4. Himmler M., Schubert D.W., Dähne L., Egri G., Fuchsluger T. 2022. Electrospun PCL Scaffolds as Drug Carrier for Corneal Wound Dressing Using Layer-by-Layer Coating of Hyaluronic Acid and Heparin. International Journal of Molecular Sciences , 23(5): 2765-2775.
5. Li H., Chen X., Ren K., Wu L., Chen G. Scientific Reports. 2023. Qualitative study on diabetic cutaneous wound healing with radiation crosslinked bilayer collagen scaffold in rat model. Nature, 13(1), 6399.
6. Long G., Liu D., He X., Shen Y., Zhao Y., Hou X. 2020. A dual functional collagen scaffold coordinates angiogenesis and inflammation for diabetic wound healing. Biomaterials Science, 8(22):6337-6349.
7. Lou D., Luo Y., Pang Q., Tan W. Bioactive Materials. 2020. Gene-activated dermal equivalents to accelerate healing of diabetic chronic wounds by regulating inflammation and promoting angiogenesis. Bioactive Materials, 5(3):667-679.
8. Mbese Z., Alven S., Aderibigbe B. Polymers. 2021. Collagen-based nanofibers for skin regeneration and wound dressing applications. Polymers, 13(24):4368-4377.
9. Mirzaei-Parsa M. J., Ghanbari H., Alipoor B., Tavakoli A., Najafabadi M.R. H., Faridi-Majidi R. 2019. Nanofiber-acellular dermal matrix as a bilayer scaffold containing mesenchymal stem cell for healing of full-thickness skin wounds. Cell, & research, tissue, 375:709-721.
10. Mondal S., Hoang G., Manivasagan P., Moorthy, M.S., Phan T.T.V., Kim H. Ceramics International. 2019. Rapid microwave-assisted synthesis of gold loaded hydroxyapatite collagen nano-bio materials for drug delivery and tissue engineering application. Ceramics Internationa,l 45(3):977-2988.
11. Najafabadi, S. A. A., Mohammadi, A., & Kharazi, A.Z. 2020 Polyurethane nanocomposite impregnated with chitosan-modified graphene oxide as a potential antibacterial wound dressing. Materials Science and Engineering, 115:110899.
12. Naomi R., Bahari H., Ridzuan P.M., Othman, F.J.P. 2021. Natural-based biomaterial for skin wound healing (Gelatin vs. collagen): Expert review, 13(14): 2319-2327.
13. Qian B., Li J., Guo K., Guo N., Zhong A., Yang J. Xiong L. 2021. Antioxidant biocompatible composite collagen dressing for diabetic wound healing in rat model. Regenerative Biomaterials, 8(2).
14. Rafat M., Jabbarvand M., Sharma N., Xeroudaki M., Tabe S., Omrani R. Lennikov A. 2023. Bioengineered corneal tissue for minimally invasive vision restoration in advanced keratoconus in two clinical cohorts. Nature biotechnology, 41(1):70-81.
15. Raguvaran R., Manuja B. K., Chopra M., Thakur R., Anand T., Kalia A., Manuja A. 2017. Sodium alginate and gum acacia hydrogels of ZnO nanoparticles show wound healing effect on fibroblast cells. International journal of biological macromolecules,96:185-191.
16. Senturk B., Demircan B. M., Ozkan A. D., Tohumeken S., Delibasi T., Gule, M. O., Tekinay A. 2017. Diabetic wound regeneration using heparin-mimetic peptide amphiphile gel in db/db mice. Biomaterials science, 5(7):293-1303.
17. Shaba E.Y., Jacob J.O., Tijani J.O., Suleiman M. (2021). A critical review of synthesis parameters affecting the properties of zinc oxide nanoparticle and its application in wastewater treatment. Applied Water Scienc,. 11(2), 48.
18. Shah K.K., Pritt B.S., Alexander M.. 2017. Histopathologic review of granulomatous inflammation. Journal of clinical tuberculosis and Diseases, other Mycobacterial, 7:1-12.
19. Siyanbola T., Sasidhar K., Rao B., Narayan R., Olaofe O., Akintayo E., Raju K. 2015. Development of functional polyurethane–ZnO hybrid nanocomposite coatings from Thevetia peruviana seed oil. Journal of the American Oil Chemists' Society, 92(2):267-275.
20. Zhu Z., Jin L., Yu F., Wang F., Weng Z., Liu J., Wang X. Advanced Healthcare Materials. 2021. ZnO/CPAN modified contact lens with antibacterial and harmful light reduction capabilities. 10(13):210025.