ECM production of primary human and bovine chondrocytes in hybrid PEG hydrogels containing type I collagen and hyaluronic acid.

The development of advanced materials that facilitate hyaline cartilage formation and regeneration in aging populations is imperative. Critical to the success of this endeavor is the optimization of ECM production from clinically relevant cells. However, much of the current literature focuses on the investigation of primary bovine chondrocytes from young calves, which differ significantly than osteoarthritic cells from human sources. This study examines the levels of extracellular matrix (ECM) production using various levels of type I collagen and hyaluronic acid in poly(ethylene glycol) dimethacrylate (PEGDM) hydrogels in total knee arthroplasties, compared with the results from bovine chondrocytes. The addition of type 1 collagen in both the presence and absence of low levels of hyaluronic acid increased ECM production and/or retention in scaffolds containing either bovine or human chondrocytes. These findings are supported consistently with colorimetric quantification, whole mount extracellular matrix staining for both cell types, and histological staining for glycoaminoglycans and collagen of human chondrocyte containing samples. While exhibiting similar trends, the relative ECM productions levels for the primary human chondrocytes are significantly less than the bovine chondrocytes which reinforces the need for additional optimization.

和訳
「I型コラーゲンとヒアルロン酸を含むハイブリッドPEGヒドロゲル中における一次ヒトおよびウシ軟骨細胞のECM産生」

高齢者の硝子軟骨生成と再生を促進する先端材料の開発は不可欠である。この努力の成功に重要なことは、臨床的に関連する細胞からのECM産生の最適化である。しかし、現在の文献の多くは、ヒト由来の変形性関節症細胞と著しく異なる、若い子牛由来の一次ウシ軟骨細胞の研究に焦点を当てている。本研究は、人工膝関節全置換術においてポリ(エチレングリコール)ジメタクリレート(PEGDM)ヒドロゲル中のI型コラーゲンとヒアルロン酸のレベルを変化させて細胞外マトリックス(ECM)の産生レベルを調べ、ウシ軟骨細胞からの結果と比較する。低レベルのヒアルロン酸存在下および非存在下の両方で1型コラーゲンを添加すると、ウシまたはヒト軟骨細胞のいずれかを含有する足場におけるECMの産生および/または保持を増加させた。これらの知見は、比色定量、両方の細胞型に対する全載細胞外マトリックス染色、およびヒト軟骨細胞を含むサンプルのグリコアミノグリカンおよびコラーゲンに対する組織染色により一貫して支持される。同様の傾向を示すが、初代ヒト軟骨細胞の相対ECM産生レベルはウシ軟骨細胞よりも有意に少なく、追加の最適化の必要性を強調している。

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