استفاده از داربست هيدروكسي آپاتيت- ژلاتين پوشيده شده با سلول‌هاي بنيادي استرومايي مغز استخوان به ‌عنوان گرافت استخواني در مدل حيواني

Using Hydroxyapatite-Gelatin Scaffold Seeded with Bone Marrow Stromal Cells as a Bone Graft in Animal Model

زمينه: داربست‌هاي كامپوزيتي با دارا بودن برخي از ويژگي‌هاي مطلوبشان امروزه كاربردهاي فراواني در مهندسي بافت‌هاي سخت دارند. در مطالعه حاضر با بررسي‌هاي آزمايشگاهي (In vitro) و همچنين پيوند به جمجمه رت بالغ (In vivo)، نقش كامپوزيت هيدروكسي آپاتيت- ژلاتين در دو حالت، يكي به تنهايي و ديگري پوشيده شده با سلول‌هاي بنيادي استرومايي مغز استخوان (BMSCs) در روند بهبودي ضايعات استخواني، كاهش زمان ترميم و ميزان پاسخ ايمني بدن مورد بررسي قرار گرفت. مواد و روش‌ها: در مطالعه حاضر، جهت تهيه نانو داربست هيدروكسي آپاتيت-ژلاتين از پودر نانوهيدروكسي آپاتيت و ژلاتين استفاده شد. BMSCs با روش فلوشينگ (خروج مغز قرمز استخوان با جريان پر فشار مايع) جداسازي و كشت داده شدند. در اين پژوهش از 15 سر رت نر بالغ نژاد ويستار با وزن حدود 250-200 گرم استفاده شد. گروه‌هاي مورد مطالعه شامل: گروه نقص استخواني با داربست هيدروكسي آپاتيت-ژلاتين، گروه نقص استخواني با هيدروكسي آپاتيت-ژلاتين به همراه BMSCsو گروه نقص استخواني بدون داربست كه پس از يك هفته و يك ماه از جراحي مورد بررسي قرار گرفت. از آزمون MTT جهت بررسي زيست سازگاري داربست مذكور استفاده شد. جهت تاييد روند پيشرفت ترميم و ميزان حضور سلول‌هاي التهابي از رنگ‌آميزي هماتوكسيلين- ايوزين و به منظور بررسي سنتز رشته‌هاي كلاژن از رنگ‌آميزي تري‌كروم ماسون استفاده شد. يافته‌ها: نتايج ارزيابي MTT نشان داد كه داربست (Scaffold) مورد نظر اثر سمي بر روي سلول‌هاي استرومايي ندارد. اولين نشانه‌هاي استخوان‌سازي در هفته اول در گروه پيوند هيدروكسي آپاتيت- ژلاتين به‌همراه سلول‌هاي BMSCs ظاهر شد. اما در هفته چهارم استخوان‌سازي كامل‌تر شده و باقي مانده‌هاي داربست مورد نظر به‌صورت جزايري در بافت استخواني اسفنجي يافت شد. بيشترين تعداد لنفوسيت‌ها در گروه‌هاي تجربي پس از يك هفته از كاشت داربست‌ها مشاهده گرديد. نتيجه‌گيري: به نظر مي‌ر‌سد كه داربست هيدروكسي آپاتيت-ژلاتين پوشيده شده با سلول‌هاي BMSCs، نقش بالقوه‌اي در روند ترميم داشته است و به‌عنوان راهكار درماني مناسب در ترميم ضايعات وسيع استخواني مي‌توان از آن بهره جست.

Background: Nowadays, composite scaffolds with some desired characteristics have a numerous applications in hard tissue engineering. In present study, the role of composite hydroxyapatite - gelatin was examined in both alone and coated by Bone Marrow Stromal Stem Cells (BMSCs) conditions in the process of healing bone defects, reduction of time repair and the immune response of body by laboratory studies (in vitro) and in vivo on the skull of adult rats as well. Materials and Methods: In present study, nano-hydroxyapatite powder and gelatin were used to provide nano-hydroxyapatite-gelatin scaffold, BMSCs were isolated by Flushing method. Fifteen adult male Wistar rats weighing 250-200 g were used. Studing groups included bone defect with hydroxyapatite-gelatin scaffold, bone defect with hydroxyapatite-gelatin with BMSCs and bone defects without scaffolding as a controlwhich were examined after a week and a month after surgery. MTT assay was used in order to evaluation of biocompatibility of scaffolds. To confirm the healing progress trend and the presence of inflammatory cells we used hematoxylin-eosin and we used Massonʹs trichrome staining in order to study of synthesis of collagen fibers. Results: The results of MTT showed that the scaffold has no toxic effects on stromal cells. The first signs of ossification in hydroxyapatite-gelatin with BMSCs cells group, appeared in the first week. However, in the fourth week, ossification was completed and the scaffold remaining was found as embedded islands in the spongy bone tissue. The greatest number of lymphocytes was observed in the experimental group after one week of planting scaffold. Conclusion: it seems that Hydroxyapatite-gelatin scaffold coated with BMSCs cells has a potential role in the healing process of bone and it can be suitable as a therapeutic strategy to repair extensive bone lesions.