Biomaterijali iz humane amnionske membrane za inženjering mekih tkiva: razvoj 3D-bioprintabilnih nosača

Apstrakt

Uvod: Rekonstrukcija dojke nakon mastektomije ilustruje ograničenja postojećih strategija za reparaciju mekih tkiva, koja su i dalje povezana sa komplikacijama i ograničenim uticajem na rizik od recidiva. Šire posmatrano, regeneracija mekih tkiva zahteva biomaterijale koji kombinuju strukturnu potporu sa bioaktivnošću. Humana amnionska membrana (hAM) primenjuje se u regeneraciji kože, rožnjače i urogenitalnog trakta, a ispoljava antitumorska, antifibrotična, antiinflamatorna i imunomodulatorna svojstva.

 Cilj: Cilj ovog istraživanja je razvoj 3D-bioprintabilnog skafolda (nosača) od homogenata humane amnionske membrane (hAM-h), koji zadržava bioaktivna svojstva i obezbeđuje potporu za inženjerstvo mekih tkiva, koristeći kao model primene rekonstrukciju dojke nakon mastektomije. 

Materijal i metode: hAM je izolovana iz placenti zdravih donorki, homogenizovana i analiziran je sadržaj citokina, komponente vanćelijskog matriksa i reološke osobine pomoću tenziometra, viskozimetra i zetasajzera. Bioaktivnost je ispitivana na mezenhimalnim matičnim ćelijama iz masnog tkiva (ATMSC). Formulacije hidrogelova optimizovane su korišćenjem alginata različitih viskoznosti i koncentracija, uz variranje parametara ekstruzione štampe i kroslinkovanja (učvršćavanja). Optimizovani alginati su potom kombinovani sa hAM-h radi formiranja bioinkova pogodnih za ekstruzioni bioprinting. Štampani skafoldi ukršteni su pomoću CaCl₂, mehanički okarakterisani, i testirani na adheziju ATMSC.

 Rezultati: hAM-h je sadržao visoke koncentracije faktora rasta, citokina, kolagena I/IV i matriksnih metaloproteinaza (MMP). Uzorci su pokazali stabilan negativan površinski napon (< –30 mV), heterogenu raspodelu čestica (~192 nm, PDI > 0,5) i konzistentne reološke profile (gustina, površinski napon, viskoznost). hAM-h nije narušio vijabilnost ATMSC u 2D sistemu i podržao je njihovu adheziju na 3D konstrukte. Mehanička ispitivanja skafolda pokazala su veću otpornost na kompresiju i bolju zadržanost mase u skafoldima na bazi alginata visoke viskoznosti u poređenju sa niskoviskoznim formulacijama.

 Zaključak: Dobijeni rezultati potvrđuju primenljivost bioinkova na bazi hAM-h/alginat za kreiranje stabilnih, bioaktivnih skafolda koji zadržavaju bioaktivna svojstva hAM-h. Rezultati ističu njihov potencijal za inženjerstvo mekih tkiva, sa rekonstrukcijom dojke kao klinički relevantnom primenom.