Elektrai laidžių polimerų panaudojimas skatinant žmogaus mezenchiminių kamieninių ląstelių chondrogeninę diferenciaciją

Abstract

Šiame tyrime nagrinėjamas polipirolo (Ppy) ir polipirolo su aukso nanodalelėmis (Ppy/Au) poveikis žmogaus mezenchiminių kamieninių ląstelių (MKL) chondrogeninei diferenciacijai in vitro. MKL yra daugiagalės kamieninės ląstelės, gebančios diferencijuoti į įvairių audinių ląsteles, įskaitant adipocitus, osteoblastus ir chondrocitus. Šios ląstelės yra naudojamos kaulinių ir kremzlinių audinių inžinerijoje bei regeneracinėje medicinoje. Sąnario kremzlė, kuri yra sunkiai pažaidas atstatantis audinys ir turinti polinkį į osteoartritą, yra tyrimų objektas. Kadangi nėra efektyvių osteoartritą gydančių vaistų, bandoma taikyti kamieninių ląstelių terapijas, naudojant MKL su elektrai laidžių polimerų pagalba. Vienas iš populiariausių elektrai laidžių polimerų biomedicinoje yra Ppy, kuris gali būti gaminamas karkasų ar mikro- ir nanodalelių formomis. Ppy pasižymi geru biosuderinamumu, lankstumu ir stabilumu bei yra naudojamas vaistų ir baltymų pernašai. Elektrinė stimuliacija su Ppy struktūromis rodo teigiamą poveikį ląstelių funkcijoms ir jų diferenciacijai. Šiame tyrime siekiama išsiaiškinti Ppy ir Ppy/Au poveikį MKL chondrogeninei diferenciacijai in vitro, įvertinant jų įtaką augimo veiksnių ir užląstelinio užpildo sintezei bei viduląstelinio kalcio jonų koncentracijos pokyčiui. Tyrimo rezultatai rodo, kad Ppy ir Ppy/Au stiprina chondrogeninį atsaką MKL ir chondrocitų ląstelėse, o elektrinė stimuliacija papildomai skatina šį procesą. Šie rezultatai suteikia naujų žinių apie Ppy ir Ppy/Au naudojimą chondrogeninės diferenciacijos in vitro metu, taip pat patvirtina elektrinės stimuliacijos potencialą naudojant Ppy ir Ppy/Au chondrogeninei diferenciacijai skatinti. Darbą sudaro aštuonios dalys: įvadas, literatūros apžvalga, metodai, rezultatai ir jų aptarimas, išvados, literatūros sąrašas, padėka ir priedai. Darbo apimtis – 53 p. teksto be priedų, 20 iliustr., 2 lent., 51 bibliografiniai šaltiniai. Atskirai pridedami darbo priedai.

This study investigates the effect of polypyrrole (Ppy) nanoparticles and polypyrrole nanoparticles with gold (Ppy/Au) on the chondrogenic differentiation of human mesenchymal stem cells (MSCs) in vitro. MSCs are multipotent stem cells capable of differentiating into various cell types, including adipocytes, osteoblasts, and chondrocytes. These cells have been widely used in bone and cartilage tissue engineering and regenerative medicine. The focus of this research is on the articular cartilage, a tissue with limited self-healing capacity and commonly affected by osteoarthritis (OA). Given the lack of effective pharmacological treatments for OA, stem cell therapies using MSCs are being explored. Polypyrrole, an electrically conductive polymer widely used in biomedicine, is studied in this context. Ppy can be synthesized as layers or micro- and nanoparticles in neutral aqueous solutions. It exhibits excellent biocompatibility, flexibility, and stability and has been shown to facilitate drug delivery and promote the proliferation and differentiation of neurons and stem cells. However, the application of Ppy nanoparticles in promoting chondrogenic differentiation of MSCs has not been previously investigated. Therefore, this study presents novel findings regarding the potential effects of Ppy and Ppy/Au on the chondrogenic differentiation of MSCs, both in the absence and presence of electrical stimulation. The research demonstrates the biocompatibility and viability of MSCs and chondrocytes with Ppy nanoparticles. Additionally, the combination of Ppy and electrical stimulation enhances the synthesis of growth factors and extracellular matrix, as well as increases intracellular calcium ion secretion. Overall, the research highlights the potential of Ppy and Ppy/Au nanoparticles in promoting chondrogenic differentiation. The thesis consists of 53 p. text without appendices, 20 pictures, 2 tables, and 51 bibliographical entries. Appendices are included.