бычий сывороточный альбумин

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 12336 (2022) Цитировать эту статью

1064 доступа

2 цитаты

7 Альтметрика

Подробности о метриках

Графен и его семейство имеют большой потенциал в тканевой инженерии благодаря своим супермеханическим свойствам, электропроводности и антибактериальным свойствам. Учитывая другие свойства графена, такие как высокая площадь поверхности и готовая к использованию функционализация в соответствии с группами с высоким содержанием кислорода в семействе оксидов графена, некоторые потребности могут быть удовлетворены в инженерии костной ткани. Здесь мы синтезировали и украсили наночастицы стронция (SrNP) в процессе восстановления оксида графена, используя новый зеленый метод. НЧ стронция были синтезированы и декорированы на поверхности rGO без использования гидразина или химических линкеров одновременно с использованием БСА. Результаты УФ-Видимой, FTIR- и рамановской спектроскопии показали, что БСА может успешно восстанавливать оксид графена и декорированные SrNP на поверхности rGO. FESEM и TEM показали, что синтезированные in situ SrNP имели диаметр 25–30 нм. Интересно, что жизнеспособность клеток MC3T3-E1, обработанных SrNPs-rGO, была значительно выше, чем BSA-rGO и GO в постоянной концентрации. Кроме того, мы исследовали активность щелочной фосфатазы (ЩФ) этих нанолистов и результаты показали, что Sr-BSA-rGO усиливает активность ЩФ в большей степени, чем GO и BSA-rGO. Примечательно, что относительная экспрессия генов RUNX 2 и Col1 в клетках MC3T3-E1 повышалась при обработке нанолистами Sr-BSA-rGO. Это исследование показало, что использование белков и других биомолекул в качестве экологически чистого и легкого агента для украшения умных наночастиц на поверхности нанолистов будет многообещающим и поможет исследователям заменить агрессивные и токсичные гидразиноподобные материалы биобезопасным методом. Эти результаты продемонстрировали, что Sr-BSA-rGO обладает превосходной способностью к регенерации костной ткани и может использоваться в качестве усилителя остеогенеза в имплантатах.

Кость является одной из наиболее важных тканей в организме, поскольку она служит основой для механической поддержки, защиты органов и целостности скелета. Нарушение структурной целостности кости может произойти по разным причинам, включая травму, хирургическое вмешательство, опухоли и остеопороз1. В большинстве случаев кость обладает значительной способностью к самовосстановлению и регенерации. Однако существуют ситуации, когда полная регенерация костной ткани невозможна и требует дальнейшей стимуляции2. Биоматериалы являются жизнеспособной альтернативой костным трансплантатам в инженерии костной ткани3,4. Синтетический гидроксилапатит, трикальцийфосфат, другая биокерамика, полимерные каркасы и металлические имплантаты являются примерами биоматериалов, широко используемых в инженерии костей и твердых тканей4. Достижения нанотехнологий преобразовали наномедицинские исследования в клиническую науку, что привело к появлению новых наноустройств и наносистем, основанных на разработке и идеальной интеграции функциональных наноматериалов. Производные семейства графена вызвали большой интерес в биомедицинских приложениях среди многих синтетических нанобиоматериалов5,6. Гидрофильная версия графенового листа с гибридизованными атомами углерода sp2, известная как оксид графена (GO), стала многообещающим биомедицинским применением7. Восстановленная форма оксида графена, обладающая минимальной токсичностью, биосовместимостью и местами реакции, может быть использована для стимуляции клеточной активности и увеличения остеогенной способности костной ткани8,9,10. Ортопедические терапевтические свойства стронция (Sr) вызвали интерес в этом контексте11. Твердые ткани человека могут накапливать Sr, который может вытеснять кальций из апатитовой фазы костного минерала. Sr также связан с увеличением прочности костей на сжатие, тогда как его дефицит связан с негативными последствиями в твердых тканях. Исследования in vitro и in vivo показали, что ионы Sr стимулируют костеобразование и ингибируют резорбцию костей, что делает их потенциальным средством для лечения остеопороза12. Свойства Sr сделали его популярным ингредиентом в биоактивных стеклах и биокерамике благодаря своим преимуществам13. Sr использовался при ремоделировании костей из-за его структурного и физико-химического сходства с ионами кальция (Ca2+). Например, было исследовано включение Sr в имплантаты из фосфата кальция и титана с целью улучшения костеобразующих свойств этих материалов14. Из-за большой площади поверхности графеновых нанолистов недавно исследователи синтезировали SrNP на поверхности графена путем совместного восстановления GO и Sr15. Гидразин в качестве восстановителя использовался для восстановления и несмотря на присутствие SrNP на поверхности rGO, о чем сообщили Кумар и др.16. Недавно Ци и др. синтезировали нанолисты rGO, декорированные Sr, используя гидразин, включенный в поли(L-лактид) (PLLA), для изготовления трехмерного каркаса. Индукция остеогенеза в Sr-rGO превосходила rGO и чистые каркасы PLLA15. Однако эти исследования продемонстрировали высокую эффективность нанолистов Sr-rGO для инженерии костной ткани, поскольку повышение прочности графена и свойств остеогенеза Sr с использованием гидразина в процессе синтеза вызывало серьезные проблемы. Во-первых, растворимость нанолистов rGO в воде значительно снизилась, что вызвало трудности в процессе изготовления композита на основе графена. Во-вторых, гидразин был токсичным реагентом, который влиял на здоровье пользователей во время эксперимента17. Было предпринято много усилий по внедрению экологически чистого и безопасного восстановителя, чтобы преодолеть это ограничение гидразина. Например, такие белки, как бычий сывороточный альбумин (БСА) и аскорбиновая кислота, являются безопасными восстановителями GO3,18,19.