http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201400828/abstract
Tenogenic Induction of Human MSCs by Anisotropically Aligned Collagen Biotextiles
Tenogenic Induction of Human MSCs by Anisotropically Aligned Collagen Biotextiles
Keywords:
A novel biofabrication modality, electrophoretic compaction with macromolecular alignment, is utilized to make collagen threads that mimic the native tendon's structure and mechanical properties. A device with kinematic electrodes is designed to fabricate collagen threads in continuous length. For the first time, a 3D-biotextile is woven purely from collagen. Mechanical properties and load-displacement behavior of the biotextile mimic those of the native tendon while presenting a porosity of 80%. The open pore network facilitates cell seeding across the continuum of the bioscaffold. Mesenchymal stem cells (MSCs) seeded in the woven scaffold undergo tenogenic differentiation in the absence of growth factors and synthesize a matrix that is positive for tenomodulin, COMP and type I collagen. Up-regulation of tenomodulin, a tendon specific marker, is 11.6 ± 3.5 fold, COMP is up-regulated 16.7 ± 5.5 fold, and Col I is up-regulated 6.9 ± 2.7 fold greater on ELAC threads when compared to randomly oriented collagen gels. These results demonstrate that a bioscaffold woven using collagen threads with densely compacted and anisotropically aligned substrate texture stimulates tenogenesis topographically, rendering the electrochemically aligned collagen as a promising candidate for functional repair of tendons and ligaments.
Palabras clave:
ingeniería de tejidos; alineación de celdas; anisotropía de rigidez del sustrato; células madre; diferenciación; andamios de colágeno tejidas
Una nueva modalidad de biofabricación, compactación electroforética con la alineación macromolecular, se utiliza para hacer hebras de colágeno que imitan la estructura del tendón nativo y propiedades mecánicas. Un dispositivo con electrodos cinemáticos está diseñado para fabricar hebras de colágeno en longitud continua. Por primera vez, un-biotextile 3D se teje puramente a partir de colágeno. Las propiedades mecánicas y el comportamiento de carga-desplazamiento de la biotextile son similares a los del tendón nativo al tiempo que presenta una porosidad de 80%. La red de poros abiertos facilita la siembra de células en todo el continuo de la bioscaffold. Las células madre mesenquimales (MSCs) se sembraron en el andamio de tejido se someten a diferenciación tenogenic en ausencia de factores de crecimiento y sintetizar una matriz que es positivo para tenomodulin, COMP y colágeno de tipo I. Sobre regulación de tenomodulin, un marcador específico del tendón, es de 11,6 ± 3,5 veces, COMP es regulado hasta 16,7 ± 5,5 veces, y Col I es regulada hasta 6,9 ± 2,7 veces mayor en las roscas de ELAC en comparación con orientación al azar geles de colágeno. Estos resultados demuestran que un bioscaffold tejida con hilos de colágeno con textura sustrato densamente compactada y anisotrópicamente alineado estimula tenogenesis topográficamente, haciendo que el colágeno electroquímicamente alineado como un candidato prometedor para la reparación funcional de los tendones y los ligamentos....
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