اثرات نانو ذرات شيشه زيست فعال 45S5 سنتزي بر رشد و تمايز سلول‌هاي بنيادي مزانشيمي مغز استخوان انسان به بافت استخواني در محيط برون تن

Effect of synthetic biologically activated 45S5 glass nanoparticles on osteogenesis differentiation of mesenchymal human bone marrow

سابقه و هدف شيشه‌ها و شيشه – سراميك‌ها، گروهي از مواد زيستي هستند كه در برابر محلول شبيه‌سازي شده بدن، تشكيل هيدروكسي آپاتيت مي‌دهند و در بسياري از موارد باليني كه نياز به توليد و ترميم استخوان است، مي‌توانند كاربرد داشته باشند. هدف از اين پژوهش، ساخت نانوذرات شيشه زيست فعال 5S45 و بررسي تاثير آن در رشد، تكثير و تمايز سلول‌هاي بنيادي مزانشيمي به سلول‌هاي استخواني بود. مواد و روش‌ها در اين پژوهش تجربي، شيشه زيست فعال 5S45 به روش ذوبي ساخته شده، با آسياب سياره‌اي به ساختار نانو تبديل و سپس خواص فيزيكوشيميايي و ساختاري آن بررسي گرديد. ويژگي زيست فعالي آن با استفاده از محلول شبيه‌سازي شده بدن مورد ارزيابي قرار گرفت. قابليت رشد، تكثير و تمايز سلول‌هاي بنيادي مزانشيمي در مجاورت نانو ذرات بررسي گرديد. يافته‌ها ارزيابي شيشه زيست فعال 5S45، از تشكيل هيدروكسي آپاتيت بر روي نانوذرات پس از غوطه‌وري در مايع شبيه‌سازي شده بدن حكايت داشت. آزمايش‌هاي سلولي نيز، عدم سميت نانو ذرات شيشه، رشد و تمايز سلول‌هاي مزانشيمي به سلول‌هاي استخواني را تاييد كرد. در تمايز استخواني ميزان فعاليت آلكالين فسفاتاز نانوذره شيشه پس از 14 روز تمايز، 0/07 ± 0/55 بيان شد، در حالي كه در نمونه كنترل، 0/03 ± 15/0 بود. نتيجه گيري با توجه به نتايج مي‌توان گفت كه سلول‌هاي بنيادي مزان0/15شيمي قابليت تكثير و رشد بر روي نانو ذرات شيشه زيست فعال ساخته شده را دارند و نانو ذره فوق علاوه بر آن كه سميت نداشته، بلكه باعث تحريك و القاء رشد سلول‌ها مي‌شوند.

Background and Objectives Glasses and glass-ceramics are a group of biological substances that form hydroxyapatite against a simulated solution of the body and can be used in many clinical cases that require the production and repair of bone. The purpose of this study was to create a 45S5 bioactive glass nanoparticle and evaluate its impact on staining and differentiation of mesenchymal stem cells into bone cells. Materials and Methods In this experimental research, the nanocomposite of the bioaccuminant 45S5 was synthesized by the fusion method and planetary mill was converted to the nanoscale structure; then, its physicochemical and structural properties were investigated. The bioactivity was evaluated using a simulated body solution. The growth, amplification and differentiation of mesenchymal stem cells in the vicinity of nanoparticles were investigated. Results Biomedical evaluation indicated the formation of hydroxyapatite on nanoparticles after zinc immersion in the body was simulated. Cell experiments also confirmed the lack of toxicity of the glass nanoparticles and its stimulating effect for the growth, proliferation and differentiation of mesenchymal cells in bone cells. In the bone differentiation, the activity of alkaline phosphatase in the glass nanoparticle was expressed after 14 days of differentiation (0.55 ± 0.07), while it was the control sample (0.15 ± 0.03). Conclusions According to the progenies, mesenchymal stem cells can propagate and grow on the nanoparticles of the synthesized bioactive glass and, in addition to not being toxic, stimulate and stimulate cell growth.