TGF-β1-konjugierte Chitosan-Kollagen-Hydrogels induzieren chondrogene Differenzierung von aus menschlichem Synovium gewonnenen Stammzellen

HINTERGRUND: Im Gegensatz zu Knochengewebe war die Regeneration von Gelenkknorpel nicht sehr erfolgreich und steht vor vielen Herausforderungen. Wir haben zuvor injizierbare Hydrogels unter Verwendung von photopolymerisierbarem Chitosan (MeGC) entwickelt, die das Wachstum von Chondrozyten unterstützten. In dieser Studie zeigen wir ein biofunktionales Hydrogel für den spezifischen Einsatz in der Knorpelregeneration, indem wir den transformierenden Wachstumsfaktor-β1 (TGF-β1), einen gut dokumentierten chondrogenen Faktor, an MeGC-Hydrogels, die mit Typ-II-Kollagen (Col II), einem der Hauptbestandteile der knorpeligen extrazellulären Matrix (ECM), imprägniert sind, konjugieren. ERGEBNISSE: TGF-β1 wurde kontrolliert aus MeGC-Hydrogels freigesetzt, wobei die plötzliche Freisetzung durch chemische Konjugation des Proteins mit MeGC reduziert wurde. Das Hydrogelsystem beeinträchtigte nicht die Lebensfähigkeit der eingeschlossenen menschlichen, aus Synovium gewonnenen mesenchymalen Stammzellen (hSMSCs). Die Imprägnierung mit Col II und die Freisetzung von TGF-β1 förderten die zelluläre Aggregation und Ablagerung von knorpeliger ECM durch die eingeschlossenen Zellen signifikant im Vergleich zu reinen MeGC-Hydrogels. SCHLUSSFOLGERUNGEN: Diese Studie demonstriert die erfolgreiche Entwicklung eines biofunktionalen Hydrogels mit einer spezifischen Mikro-Umgebung, die auf die Förderung der Chondrogenese ausgerichtet ist. Dieses Hydrogelsystem kann vielversprechende therapeutische Ansätze zur Behandlung von Knorpelschäden bieten.