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RESEARCH PRODUCT

Idrogeli a base di xiloglucano e k-carragene con sferoidi di cellule staminali adipose umane come scaffolds per la medicina rigenerativa

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Con l’obiettivo di sviluppare scaffold per la rigenerazione dei tessuti umani con sferoidi di cellule staminali adipose (S-ASC), questo lavoro indaga le proprietà degli idrogeli formati da dei polisaccaridi che subiscono transizioni sol-gel indotte dalla temperatura e le loro miscele: k-carragene (k-C) e xiloglucano parzialmente degalattosilato (Deg-XG). Gli idrogeli sono network polimerici idrofili rigonfiati dall'acqua. La morfologia e le proprietà meccaniche degli idrogeli sono fortemente influenzate dalla loro composizione, grado di reticolazione e di rigonfiamento. Quando sono progettati come scaffold, devono avere sufficiente integrità meccanica per fornire supporto alle cellule, dall'impianto fino al completamento del processo. Il K-C forma gel più forti rispetto al Deg-XG, ancor più se formulato con sali di potassio, a causa dell'associazione delle catene in doppie eliche. La miscelazione dei due biopolimeri consente di controllarne la densità di reticolazione, le proprietà meccaniche e la morfologia. Il k-C è stato fornito da Gelcarin ME 8625 FMC Biopolymer; il Deg-XG è stato fornito da DSP Gokyo (Giappone); KCl è stato acquistato da Sigma Aldrich; le S-ASC sono state ottenute dalla liposuzione di pazienti sani. Dopo aver preparato idrogeli di solo k-C (2, 3%w) e solo Deg-XG (3%w), le loro miscele sono state ottenute mantenendo costante la concentrazione di k-C (2%w) e variando la concentrazione di Deg-XG (0.2, 0.5, 0.75, 1 %w). KCl (0.4%w) è stato utilizzato per reticolare il k-C. I test di rigonfiamento ed erosione in PBS a 37°C sono stati eseguiti immergendo gli idrogeli nella soluzione e pesando i campioni a intervalli dati. Tutti i sistemi contenenti k-C non mostrano quasi nessun ulteriore rigonfiamento (massimo 1%) seguito da lenta erosione (-10% in 5 settimane). Il grado di rigonfiamento per le miscele non è significativamente influenzato dal contenuto Deg-XG. Le misure reologiche di scansione in frequenza sono state eseguite utilizzando un reometro AR G2 (TA Instruments), a 37 ° C, nell'intervallo di frequenza 0.5-50 Hz e con uno strain pari a 8×10-4. Per tutti i sistemi contenenti k-C, lo storage modulus (G') è più di un ordine di grandezza superiore al loss modulus (G") e invariante con la frequenza. Questo è il comportamento tipico dei gel forti. G' è maggiore di G" anche per il Deg-XG 3%w, ma G" è dipendente dalla frequenza e G' è quasi due ordini di grandezza inferiore rispetto al sistema di k-C alla stessa concentrazione di polimero. La miscela k-C 2%/Deg-XG 1% mostra valori intermedi di G' e G". Le indagini morfologiche sono state condotte utilizzando un microscopio a scansione elettronica (FESEM-JEOL) a 10kV su idrogeli liofilizzati. L'analisi al SEM mostra lamelle ondulate per il k-C 2%, una struttura molto eterogenea per il Deg-XG 3%, con grandi cavità e piccoli pori, una struttura microporosa aperta e interconnessa per il k-C 2%/Deg-XG 1%. I test di compatibilità preliminare con S-ASC sono stati eseguiti mescolando le cellule e il loro terreno di coltura con Deg-XG 3%w e k-C 2%w e valutando morfologicamente la vitalità dopo 21 giorni utilizzando il microscopio ottico. Con entrambi gli idrogeli le S-ASC mantengono la loro struttura morfologica intatta.