Origine de la croissance et de la différenciation améliorées des cellules souches sur le graphène et l'oxyde de graphène

La culture de cellules souches mésenchymateuses (CSM) dérivées de la moelle osseuse, ainsi que le contrôle de leur différenciation vers différentes lignées tissulaires, est une partie très importante de l'ingénierie tissulaire, où les cellules sont combinées avec un échafaudage artificiel pour régénérer des tissus. Les feuilles de graphène (G) et d'oxyde de graphène (GO) sont des membranes douces avec une grande rigidité in-plane et peuvent potentiellement servir de plateforme biocompatible, transférable et implantable pour la culture de cellules souches. Bien que la prolifération saine des cellules souches sur diverses plateformes de carbone ait été démontrée, le rôle chimique de G et GO, le cas échéant, dans l'orientation des cellules souches non engagées vers des cellules différenciées n'est pas connu. Dans ce contexte, nous rapportons que les fortes capacités de liaison non covalente de G lui permettent d'agir comme une plateforme de préconcentration pour les inducteurs ostéogéniques, qui accélèrent la croissance des CSM vers la lignée ostéogénique. L'origine moléculaire de la différenciation accélérée est étudiée en analysant les capacités de liaison de G et GO envers différents agents de croissance. Fait intéressant, la différenciation en adipocytes est fortement supprimée sur G car l'insuline, qui est un régulateur clé de la synthèse des acides gras, est dénaturée lors de l'adsorption π-π sur G ; en revanche, GO n'interfère pas avec l'adipogenèse en raison de la liaison électrostatique avec l'insuline. Les différentes interactions de liaison et leur influence subséquente sur la croissance et la différenciation des cellules souches sont attribuées à différents degrés d'empilement π-π et de liaisons électrostatiques et hydrogène médiées par G et GO.