مطالعه محيط كشت پويا بر رشد و تمايز سلول‏هاي بنيادي مزانشيمي پس از كشت روي نانو الياف الكتروريسي شده پلي‌كاپرولاكتون و پلي‌كاپرولاكتون- نانوهيدروكسي آپاتيت

Investigation of the Dynamic Culture Medium on Proliferation and Differentiation of Mesenchymal Stem Cells after Culturing on Electrospun PCL and PCL-nHA Nanofibers

هدف: شباهت بيشتر به محيط درون تني به افزايش تكثير و تمايز سلول‌ها در شرايط برون تني كمك مي‌كند. در اين مطالعه اثر محيط كشت پويا و وجود نانو ذرات هيدروكسي آپاتيت بر تكثير و تمايز سلول‌هاي بنيادي مزانشيمي به سلول‌هاي استخواني با استفاده از داربست‏هاي الكتروريسي شده پلي‌كاپرولاكتون بررسي شده است. مواد و روش‌ها: ابتدا داربست‌هاي پلي‌كاپرولاكتون و پلي‌كاپرولاكتون- نانوهيدروكسي آپاتيت به روش الكتروريسي تهيه شد. پس از كشت ايستاي داربست‌ها با سلول‌هاي بنيادي مزانشيمي، داربست‌ها در يك دوره 14 روزه در دو گروه كشت ايستا و پويا تقسيم شدند. داربست‌هاي كشت پويا روي همزن قرار گرفتند. تكثير و تمايز سلول‌ها در روزهاي 3، 7 و 14، با آزمايش‌هاي MTT، كلسيم و آلكالين فسفاتاز بررسي شد. نتايج: نتايج به‌دست‌آمده از بررسي MTT داربست‌ها در روز 14، افزايش 1/1 برابري ميزان تكثير سلول‌ها را در كشت پويا نسبت به ايستا نشان داد. همچنين طي اين دوره، ميزان كلسيم توليدي توسط سلول‌ها براي داربست‌هاي پلي‌كاپرولاكتون و پلي‌كاپرولاكتون- نانوهيدروكسي آپاتيت در حالت پويا نسبت به ايستا در روز 14، به‏ترتيب 23/1 و 46/1 برابر بود. در بررسي فعاليت آنزيم آلكالين فسفاتاز، ميزان فعاليت براي داربست‌هاي پلي‌كاپرولاكتون و پلي‌كاپرولاكتون- نانوهيدروكسي آپاتيت در حالت پويا نسبت به ايستا در روز 14، به‏ترتيب 24/1 و 28/1 برابر بود. نتيجه‌گيري: نتايج حاصل از كشت پويا، تكثير و تمايز بيشتر سلول‌هاي بنيادي به استخواني را براي هر دو نوع داربست پلي‌كاپرولاكتون و پلي‌كاپرولاكتون- نانوهيدروكسي آپاتيت نسبت به ايستا نشان داد. همچنين ميزان تكثير و تمايز سلولي در داربست‌هاي حاوي نانوهيدروكسي آپاتيت بيشتر از داربست‌هاي بدون آن بود.

Objective: More similarity to in vivo may help to increase the proliferation and differentiation of cells at in vitro culture. The present study has investigated the effect of a dynamic culture medium and nano hydroxyapatite (nHA) presence on proliferation and differentiation of mesenchymal stem cells (MSCs) to bone cells using electrospun polycaprolactone (PCL) scaffolds. Methods: We prepared PCL and PCL-nHA scaffolds by electrospinning. After static culturing of the scaffolds with MSCs, the scaffolds, were divided into two groups of static and dynamic cultures. The dynamic culture scaffolds were placed on a shaker. Cell proliferation and differentiation at days 3, 7 and 14 were investigated by MTT, and the calcium and alkaline phosphatase assays. Results: The obtained results from the MTT assay on day 14 showed an increase of 1.1 times in cell proliferation in the dynamic culture compared to the static culture. During this period, the calcium content produced by cells in the dynamic culture at day 14 were 1.23 times higher for PCL scaffolds and 1.46 times higher for PCL-nHA scaffolds compared to the static culture. Alkaline phosphatase levels for the dynamic state PCL scaffold were 1.24 times more and for PCL-nHA scaffolds were 1.28 times more compared to the static culture at day 14. Conclusion: The obtained results from dynamic culture, showed higher proliferation and differentiation of stem cells to bone for both PCL and PCL-nHA scaffolds compared to the static culture. The amount of cell proliferation and differentiation in the scaffolds that contained nHA was more than scaffolds that did not have nHA.