Industriële fabricage
Industrieel internet der dingen | Industriële materialen | Onderhoud en reparatie van apparatuur | Industriële programmering |
home  MfgRobots >> Industriële fabricage >  >> Industrial materials >> Nanomaterialen

Potentiële osteo-inductieve effecten van hydroxyapatiet-nanodeeltjes op mesenchymale stamcellen door interactie met endotheelcellen

Abstract

Nano-hydroxyapatiet (nano-HA) heeft veel aandacht gekregen op het gebied van regeneratieve geneeskunde. Interacties tussen endotheelcellen (EC) en mesenchymale stamcellen (MSC) zijn noodzakelijk voor botreconstructie, maar de manier waarop nano-HA in dit proces interageert, blijft onbekend. Hierin hebben we de cytotoxiciteit en osteo-inductieve effecten van HA-nanodeeltjes (HANP's) op MSC's onderzocht met behulp van een indirect co-cultuurmodel gemedieerd door EC's en de onderliggende mechanismen benadrukt. Er werd gevonden dat HANP's bij een subcytotoxische dosis de levensvatbaarheid en expressie van osteoblastgenen verhoogden, evenals gemineraliseerde knobbeltjes en alkalische fosfataseproductie van MSC's. Deze verschijnselen waren afhankelijk van HIF-1α uitgescheiden door EC's, die de ERK1/2-signaleringscascade activeerden. Bovendien werd een tweetraps wiskundig model voor cellijnen opgesteld om de impact van HIF-1α op de osteogene differentiatie van MSC's kwantitatief te analyseren. Het toonde aan dat HIF-1α een dosisafhankelijk stimulerend effect uitoefende op de osteogene differentiatiesnelheid van MSC's tot 1500 pg/ml, wat in overeenstemming was met de bovenstaande resultaten. Onze gegevens impliceerden dat coöperatieve interacties tussen HANP's, EC's en MSC's waarschijnlijk dienen om botregeneratie te stimuleren. Bovendien is het tweetrapscellijnmodel een nuttig in vitro systeem voor het beoordelen van de mogelijke invloed van effectormoleculen bij botweefselmanipulatie.

Inleiding

De reconstructie van botdefecten veroorzaakt door trauma, aangeboren misvormingen of chirurgische resectie vormt een grote uitdaging voor orthopedische chirurgie [1]. Hydroxyapatiet (HA), een representatief bioactief keramiek, was gebruikt als botsubstituut [2]. Ongewenste mechanische en osteo-inductieve eigenschappen beperken echter de klinische toepassing ervan [3]. In de afgelopen jaren heeft nano-HA een meer optimale, betere bioactiviteit en verbeterde mechanische prestaties laten zien dankzij zijn unieke bionische kenmerken en heeft het aanzienlijke interesse gekregen in biomedische gebieden die verband houden met regeneratieve geneeskunde [4]. Wanneer nano-HA wordt geïmplanteerd in botdefecten, worden meerdere cellen die betrokken zijn bij botherstel eraan blootgesteld. Als zodanig is het noodzakelijk om het biologische gedrag van nano-HA te beoordelen. Verschillende bewijslijnen hebben direct aangetoond dat HA-nanodeeltjes (HANP's) kunnen worden opgenomen door menselijke navelstreng Wharton's gelei-afgeleide mesenchymale stamcellen (hWJ-MSC's) en osteoblastcellen, wat resulteert in verbeterde osteogene differentiatie [5,6,7]. Dua et al. rapporteerde eerder het vermogen van HANP's om de integratie van geconstrueerd kraakbeen in nieuw kraakbeen te bevorderen [8]; omgekeerd remmen HANP's het angiogene vermogen van endotheelcellen van de menselijke navelstrengader (HUVEC's) [9]. Wat de menselijke gezondheid betreft, is een beter begrip van de impact van HANP's op botregeneratie gerechtvaardigd, en voortdurende toepassingen van geconstrueerd, op nano gebaseerd kunstmatig bot dragen bij aan de urgentie van dergelijke onderzoeken.

Botregeneratie gaat onvermijdelijk gepaard met de invasie van nieuwe bloedvaten. EC's zijn de binnenste cellulaire bekleding van het vasculaire systeem die dienen om passief bloed af te geven en ook een rol spelen bij het induceren, specificeren en begeleiden van orgaanregeneratie en het handhaven van homeostase en metabolisme [10, 11]. MSC's maken deel uit van de peri-endotheliale niche en bezitten zelfvernieuwende en multi-differentiatievermogens onder de inductie van bepaalde fysiologische en biochemische micro-omgevingen binnen hun residente niches [12]. Tsai et al. ontdekte dat EC's endotheline-1 kunnen afscheiden om MSC's naar osteo- en chondro-afstammingsdifferentiatie te sturen [13]. Bovendien, Saleh et al. gebruikte microarray-gegevensanalyse om door HUVEC uitgescheiden eiwitten en gerelateerde overspraaksignaleringsroutes te identificeren die interageren met MSC-membraangebonden receptoren om proliferatie en osteogene differentiatie te verbeteren [14]. Bij botweefselmanipulatie kunnen HANP's in contact komen met nieuwe bloedvaten en endocytoseerd worden door EC's, waarvan is aangetoond dat het de fysiologische functie van deze cellen verandert [9, 15]. Dit kan ook de omliggende osteovooroudercellen beïnvloeden en botherstel beïnvloeden door paracriene signalering te veranderen. Hoewel de directe impact van HANP's op MSC's is onderzocht, is er nog steeds een gebrek aan een duidelijk begrip of HANP's indirect osteogene differentiatie van MSC's via EC's kunnen induceren, wat essentieel is voor ons begrip van het effect van HANP's met betrekking tot tot botherstel.

In deze studie werd, in een poging om meer inzicht te krijgen in de biologische effecten van HANP's op de interactie tussen EC's en MSC's, een indirect co-cultuurmodel opgesteld met behulp van HUVEC's en hWJ-MSC's. Door dit systeem te gebruiken, werden de cytotoxiciteit en osteo-inductieve effecten van HANP's op hWJ-MSC's via HUVEC-gemedieerde paracriene signalering beoordeeld. Om sleutelfactoren te identificeren die van invloed zijn op HANP-geïnduceerde endotheelcel-MSC-interacties, werden oplosbare factoren in het supernatant van HUVEC's die waren gestimuleerd met HANP's geëvalueerd met de nadruk op de gerelateerde mechanismen op zowel gen- als eiwitniveau. De resultaten toonden aan dat hypoxie-induceerbare factor (HIF)-1α een cruciale rol speelt in deze interacties.

Om de impact van HIF-1α op het proces van osteogenese kwantitatief te observeren en te voorspellen, werd een wiskundig model opgesteld dat een tweetrapscellijn combineert met HIF-1α. Hier werd, door de empirische gegevens te analyseren, het tweetraps celafstammingsmodel gebruikt om het MSC-nummer en de differentiatiegraad op elk moment te voorspellen, op basis van de gedefinieerde initiële celzaaidichtheid en HIF-1α-concentratie, en dit kan op zijn beurt passende suggesties geven voor de initiële kweekomstandigheden en incubatietijden. De resultaten van dit onderzoek zullen helpen om licht te werpen op de interacties tussen botvervangers op nanobasis en biologische systemen, wat kan dienen om de ontwikkeling van innovatieve biomaterialen voor gebruik in regeneratieve geneeskunde te bevorderen.

Materialen en methoden

Voorbereiding en karakterisering van deeltjes

HANP's bij 20 nm (np20), 20 * 80 nm (np80) en micro-sized HA-deeltjes (m-HAP) met een zuiverheid van  ≥ 99,0% werden gekocht bij de Nanjing Emperor Nano Material Company Ltd (Nanjing, China). De grootte en vorm van deeltjes werden bekeken met behulp van transmissie-elektronenmicroscopie (TEM; FEI Tecnai G2 Spirit Bio-Twin, FEI, Hillsboro, OR, VS) en scanning-elektronenmicroscopie (SEM; LEO1530VP, Duitsland). De hydrodynamische grootte en zeta-potentiaal van HA-deeltjes (HAP's) werden bepaald via Zetasizer Nano ZS90 en Mastersizer 3000 (Malvern Instruments, Malvern, VK).

Celvoorbereiding en cultuur

Alle experimentele protocollen werden goedgekeurd door de ethische commissie van de medische universiteit van Nanjing. HUVEC's en hWJ-MSC's werden geoogst uit verse menselijke navelstrengen, zoals eerder beschreven, na het verkrijgen van schriftelijke geïnformeerde toestemming van de donoren [16, 17]. In het kort, de navelstreng en de navelstrengader werden gespoeld met fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS) die 1% penicilline en streptomycine bevat (PS; Hyclone, GE Healthcare Life Sciences, Pasching, Oostenrijk). Vervolgens werd de navelstrengader gevuld met 0, 1% collagenase I (Sigma, St. Louis, MO, VS) en gedurende 15 minuten bij 37 ° C geïncubeerd. Na verzameling werden de HUVEC's gekweekt in EC-medium (ECM) (Sciencell, San Diego, CA, VS).

Vervolgens werden de bloedvaten verwijderd en werd de Wharton's gelei in 1 mm 2 gesneden stukjes en vervolgens in 25 cm 2 . geplaatst weefselkweekkolven (Corning Incorporated, Corning, NY, VS). Deze cellen werden geïncubeerd in L-DMEM (GIBCO Life Technology, Grand Island, NY, VS) aangevuld met 10% foetaal runderserum (GIBCO) en 1% PS.

hWJ-MSC's werden beoordeeld om het fenotype te bevestigen met behulp van monoklonale antilichamen tegen CD13, CD29, CD34, CD44, CD45, CD51 en CD105 (BD Biosciences, San Jose, CA, VS). HUVEC's werden beoordeeld met behulp van de von Willebrand-factor (vWF; Shanghai ChangDao Biotech Co, Ltd., Shanghai China). In deze experimenten werden HUVEC's tussen passages 3-7 en hWJ-MSC's tussen passages 3-5 gebruikt.

Deeltjessuspensies met 1 mg/ml in PBS werden vervolgens verdund in L-DMEM tot de eindconcentratie. Zoals weergegeven in Fig. 1 werden de HUVEC's 18 uur geïncubeerd in de aangegeven concentratie van HAP's. Het kweekmedium werd gedurende 15 minuten bij 15.000 tpm bij 4 ° C gecentrifugeerd en de supernatanten aangevuld met 10% FBS werden gebruikt als het geconditioneerde medium (CM) voor hWJ-MSC's om de volgende experimenten uit te voeren. De CM bestond uit osteogeen medium aangevuld met osteogene inductievloeistof, die 10 mM β-glycerofosfaat, 50 μg / ml L-ascorbinezuur-2-fosfaat en 0,1 μM dexamethason bevatte (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, VS). Bovendien werd 2-methoxyestradiol (2-MeOE2) (Selleck Chemicals, Houston, TX, VS) gebruikt als een specifieke HIF-1α-remmer. In de 2-MeOE2(+)-groep werden hWJ-MSC's gekweekt met CM van HUVEC's, die 40 minuten vóór HAP-suppletie werden voorbehandeld met 5 μM 2-MeOE2. PD98059 werd gebruikt als de specifieke MEK-remmer. In de PD98059-groep werden hWJ-MSC's gekweekt met CM met 5 μM PD98059.

Illustratie van HAP's/hWJ-MSC's indirecte co-cultuur gemedieerd door HUVEC's. Afkortingen:HAP's hydroxyapatietdeeltjes, hWJ-MSC's menselijke navelstreng Wharton's gelei-afgeleide mesenchymale stamcellen, HUVEC's menselijke endotheelcellen van de navelstreng

De levensvatbaarheid en het aantal cellen bepalen

De levensvatbaarheid van de cellen werd beoordeeld met behulp van MTS Assay Kit (MTS; Bestbio, Beyotime Biotechnology, Shanghai, China). hWJ-MSC's bleven 24 uur hechten en werden vervolgens 24 en 72 uur gekweekt met CM. De absorptie van formazan werd geëvalueerd bij 490 nm met behulp van een microplaatlezer (SpectraMax M2; Molecular Devices LLC, Sunnyvale, CA, VS). De absorptie werd ook omgezet in celaantallen met behulp van standaard kalibratiecurven onder dezelfde omstandigheden.

Kwantitatieve realtime polymerasekettingreactie (RT-PCR)

TRIzol-reagens (Invitrogen, Carlsbad, CA, VS) werd gebruikt om het totale RNA te isoleren van hWJ-MSCs-cellen die gedurende de aangegeven tijd in CM waren geïncubeerd. Complementair DNA werd getranscribeerd van 1,0 g RNA met behulp van een PrimeScript First Strand cDNA-synthesekit (TaKaRa, Tokyo, Japan) in een T3-thermocycler (Mastercycler 5333; Eppendorf, Hamburg, Duitsland). De expressieniveaus van de aangegeven genen werden geanalyseerd met behulp van FastStart Universal SYBR Green Master (ROX) kit (Roche, Basel, Zwitserland) op een kwantitatief realtime amplificatiesysteem (7900HT Fast; Applied Biosystems, Foster City, CA, VS). De relatieve mRNA-expressie van het doelgen werd genormaliseerd naar GAPDH en vervolgens bepaald met behulp van de \(2^{{ - \Delta \Delta C_{t} }}\) methode. Primersequenties voor de doelgenen staan ​​vermeld in Tabel 1.

Alizarin Red S (ARS)-kleuring en kwantitatieve analyse

hWJ-MSC's werden tot 14 dagen gekweekt in platen met 12 putjes met osteogeen medium en vervolgens werd extracellulaire matrixmineralisatie waargenomen met behulp van ARS-kleuring (Leagene, Leagene Biotechnology, Beijing, China) na de. In het kort, de monsters werden 15 minuten gefixeerd met absolute ethylalcohol en vervolgens 5 minuten bij kamertemperatuur gekleurd in 1% (w/v) ARS (pH, 4,2). De gekleurde cellen werden tweemaal gewassen met dubbel gedestilleerd water en vervolgens gefotografeerd. Voor kwantitatieve analyse van het mineralisatieproces werd 300 L 10% (w / v) cetylpyridiniumchloride-monohydraat (BOMEI, BOMEI Biotechnology, Hefei, China) aan elk putje toegevoegd en de platen werden 30 minuten geïncubeerd. Een totaal van 90 μL van elk monster werd overgebracht naar een plaat met 96 putjes en de absorptie werd vervolgens in drievoud gemeten bij 405 nm.

Alkalische fosfatase (ALP) kleuring en kwantitatieve analyse

Nadat de hWJ-MSC's gedurende maximaal 14 dagen waren gekweekt in platen met 12 putjes met osteogeen medium, werd ALP-kleuring uitgevoerd met behulp van een BCIP / NBT Alkaline Phosphatase Color Development Kit (Beyotime). In het kort werden hWJ-MSC's gefixeerd in 4% paraformaldehyde. Vervolgens werden monsters gedurende 4 uur gekleurd in een mengsel van nitroblauw tetrazolium en 5-broom-4-chloor-3-indolylfosfaat en gefotografeerd. Om de ALP-synthese te kwantificeren, werden cellen gedurende 30 minuten gelyseerd in ijzige RIPA-lysisbuffer (Beyotime). Cellysaten werden gedurende 10 minuten bij 12.000 tpm bij 4 ° C gecentrifugeerd en de supernatanten ondergingen kwantitatieve ALP-analyse met behulp van een ALP-assaykit (Beyotime). De absorptie werd in drievoud gemeten bij 405 nm en omgezet in ALP-activiteit met behulp van een standaardcurve.

Enzym-Linked Immunosorbent Assay (ELISA)

HUVEC's werden gezaaid bij 2 × 10 5 cellen/put. CM werd verzameld uit HUVEC's die 18 uur met HAP's waren gekweekt (aanvullend bestand 1) en het supernatant werd onderworpen aan ELISA-analyse (figuur 1). Een menselijke HIF-1α ELISA-kit (Anhui Joyee Biotechnics, Anhui, China) werd gebruikt volgens de instructies van de fabrikant.

Immunofluorescentie

HUVEC's werden gezaaid op objectglaasjes in platen met 12 putjes (7,6 × 10 4 cellen/putje). Na 18 uur blootstelling aan CM werden cellen gefixeerd in 4% paraformaldehyde (Biosharp, Beijing, China) en gepermeabiliseerd met 0,1% Triton X‐100 (Beyotime) in PBS voorafgaand aan incubatie met 1% anti-HIF-1α-antilichaam [EPR16897 ](ab179483, Abcam, VK) 's nachts om 4 ℃. Vervolgens werden de cellen gedurende 1 uur in het donker geïncubeerd met 1% CoraLite594-geconjugeerde Goat Anti-Rabbit IgG (H  +  L) (Proteintech, VS). Vervolgens werden de kernen geverfd met DAPI (Beyotime, Shanghai, China), die aan de cellen werd toegevoegd en gedurende 30 seconden reageerde. Monsters werden onderzocht met behulp van een laserconfocale microscoop (Olympus, Japan). De fluorescentie-intensiteit werd gekwantificeerd met behulp van ImageJ v.1.4-analysesoftware (Bethesda, MD, VS).

Western Blot-analyse

hWJ-MSC's werden gedurende 24 uur in CM geïncubeerd (extracellulair signaal-gereguleerd kinase (ERK)1/2, p-ERK1/2) of in osteogeen medium gedurende 7 dagen (runt-gerelateerde transcriptiefactor (RUNX)-2, type 1 collageen/collageen 1 (COL I)). Vervolgens werden de cellen gedurende 30 minuten in RIPA-lysisbuffer gelyseerd. Cellysaten werden gecentrifugeerd en de supernatanten werden voor analyse bij -20 ° C bewaard. Na 12% SDS-PAGE werden de eiwitten overgebracht naar een polyvinylideendifluoride (PVDF) membraan. De primaire gebruikte antilichamen waren anti-p-ERK1/2, anti-ERK1/2, anti-RUNX-2, anti-COL I en GAPDH (1:1.000, polyklonale konijnenantilichamen; Cell Signaling Technology, Boston, MA, VS. ). Na het verwijderen van ongebonden antilichamen, werd het membraan gedurende 1 uur geïncubeerd met secundaire antilichamen. Het signaal op de membranen werd gedetecteerd met behulp van een chemiluminescentie-gelbeeldvormingssysteem (LAS4000M; GE Healthcare Biosciences AB, Uppsala, Zweden). De verhouding van p-ERK tot ERK en RUNX-2/COL I tot GAPDH werd gekwantificeerd met behulp van ImageJ v.1.4-analysesoftware (Bethesda).

Beoordeling van celapoptose

hWJ-MSC's werden gezaaid met een dichtheid van 10 5 cellen per putje in platen met 6 putjes. Hechtende cellen werden gedurende de aangegeven tijd behandeld met de aangegeven concentraties van HIF-la. Cellen werden vervolgens verzameld en gelabeld met FITC-Annexin V en PI (Fcmacs, Nanjing, China) gedurende 15 minuten in het donker. Alle monsters werden getest met behulp van een FACScan-flowcytometer (BD Bioscience, San Jose, CA, VS). De gegevens zijn geanalyseerd met FlowJo v10 (BD Biosciences).

Tweetraps cellijnmodel

Gezien het enorme potentieel van HAP's en de moeilijkheid bij het analyseren van het co-cultuursysteem, was een wiskundig model nodig dat kwantitatieve analyse kon bieden en was betrouwbare voorspelling vereist om de rol van HIF-1α in de osteogene differentiatie van hWJ- te begrijpen. MSC's.

hWJ-MSC's werden gekweekt met 0, 300, 500, 1000, 1500, 2000, 3000 en 4000 pg/ml HIF-1α evenals osteogene inductievloeistof. Nadat we de gegevens bij deze concentraties hebben aangepast, gebruiken we de concentraties van HIF-1α (geproduceerd door HUVEC's) in de controle-, m-HAP-, np80- en np20-groepen (respectievelijk 240, 300, 325 en 375 pg/ml) om test de passende vergelijkingen met behulp van MATLAB (MathWorks, Natick, MA, VS). Om het model te vereenvoudigen, beschouwden we hun vergelijkbare groeipatronen bij de verschillende concentraties van HIF-1α als identiek. De gemiddelde differentiatiegraad werd gebruikt om te passen in de differentiatiegraad-tijdvergelijking. De proliferatiesnelheid, apoptosesnelheid en osteogene differentiatiegraden van de hWJ-MSC's in de verschillende groepen werden op bepaalde tijdstippen gedetecteerd.

Een vereenvoudigd tweetraps cellijnmodel, vergelijkbaar met een meertraps cellijnmodel [18, 19], werd vastgesteld op basis van de experimentele gegevens. C 0 en C 1 vertegenwoordigen respectievelijk het celnummer van de hWJ-MSC's en terminale cellen. C 0 en C 1 worden beheerst door:

$$\left\{ \begin{gathered} \frac{{{\text{d}}C_{0} }}{{{\text{d}}t}} =\left[ {\frac{{K - C_{0} - C_{1} }}{K}p - (p - 1)} \right]\upsilon_{0} C_{0} \hfill \\ \frac{{{\text{d}} C_{1} }}{{{\text{d}}t}} =\left( {2 - \frac{{K - C_{0} - C_{1} }}{K}p - p} \ rechts)\upsilon_{0} C_{0} - AC_{1} \hfill \\ \end{gathered} \right.$$

Hier, p , beïnvloed door HIF-1α en tijd, vertegenwoordigt de replicatiewaarschijnlijkheid van de hWJ-MSC's. Dienovereenkomstig, d = 1 − p is de differentiatiesnelheid die kan worden verkregen door de geschatte en experimentele gegevens van het celnummer aan te passen. De parameter v0 kwantificeert hoe snel de cellen zich delen in elk afstammingsstadium (in het bijzonder v = ln2/c , waarbij c de duur van een celcyclus is). De apoptosesnelheid van de terminale cellen wordt gesymboliseerd door A . Voor de eenvoud hebben we verwaarloosd dat de apoptose-snelheid in de loop van de tijd enigszins zal variëren, en daarom, A =4,5% is een constante. K geeft de omgevingscapaciteit aan omdat de cellen geen onbeperkte proliferatie konden ondergaan [20]. HIF-1α verhoogt de differentiatiesnelheid van de hWJ-MSC's, wat leidt tot een differentiatiesnelheid gemodelleerd door:

$$\begin{aligned} d &=\frac{{d_{0} }}{{1 + (r*H)^{m} }} \\ p &=1 - d \\ \end{aligned} $$

Hierbij, H staat voor de concentratie van HIF-la; d 0 geeft de differentiatiesnelheid aan bij 0 pg/ml HIF-1α; r staat voor de intensiteit van regulering (hierin vertegenwoordigt het de intensiteit van regulering van HIF-1α op MSC's); en m komt overeen met de Hill-coëfficiënt [21], scilicet de relatie tussen MSC-differentiatiesnelheid en HIF-1α-concentratie.

Statistische analyse

Alle gegevens die voldoen aan de vereisten voor normaliteit en homoscedasticiteit worden uitgedrukt als de gemiddelde  ± standaarddeviatie (SD) van drie of meer onafhankelijke experimenten. SPSS 24.0-software (SPSS Inc., Chicago, VS) werd gebruikt om de statistische analyses uit te voeren via eenrichtings-ANOVA of tweerichtings-ANONA. A P waarde < 0,05 werd als statistisch significant beschouwd. Statistische analyse wordt gepresenteerd met GraphPad Prism 5 (GraphPad Software, La Jolla, CA).

Resultaten

Karakterisering van HAP's

Zoals weergegeven in figuur 2, werden HAP's bereid met een bepaalde grootte en vorm. De diameters van de np20 met bijna bolvorm waren gemiddeld 20 nm, en de np80 was staafvormig met een gemiddelde lengte van 80 nm en een breedte van 20 nm. De m-HAP's waren ook bijna bolvormig en ongeveer 12 m in diameter. Alle deeltjes hadden een negatieve oppervlaktelading in L-DMEM. Er is gesuggereerd dat negatieve waarden van zeta-potentiaal een significant gunstig effect hebben op de aanhechting en proliferatie van botcellen, evenals op de directe botbinding en nieuwe botvorming [22, 23]. Deeltjes, die werden waargenomen in L-DMEM, hebben de neiging om te aggregeren in waterige systemen. Hun hydrodynamische grootte werd ook getest, wat ook een belangrijke factor kan zijn die hun biologische gedrag beïnvloedt.

Karakterisering van HAP's. TEM-microfoto's van a np20 en b np80 en SEM-microfoto van c m-HAP. d Karakterisering van HAP's (n = 6). Afkortingen:TEM transmissie-elektronenmicroscopie, SEM scanning elektronenmicroscopie, HA hydroxyapatiet, m-HAP micro-sized HAP-deeltjes

Indirecte toxiciteit van HAP's voor hWJ-MSC's

Om de indirecte toxiciteit van HAP's op hWJ-MSC's te beoordelen, werd de levensvatbaarheid van de cellen gemeten via MTS-assays. CM met 50 µg/ml HANP's zou de levensvatbaarheid van hWJ-MSC aanzienlijk kunnen stimuleren na 24 uur en 72 uur en vooral na 24 uur. CM met 100 µg/ml HANP's verminderde echter de levensvatbaarheid van de cellen met 15-20% in vergelijking met de controle na 72 uur. Bovendien stimuleerde CM met 25 µg/ml np20, maar niet np80, de levensvatbaarheid van de cellen na 24 uur. Deze verschijnselen bevestigden dat 50 µg/ml HANP's een subcytotoxische concentratie waren die in alle volgende experimenten werd gebruikt (Fig. 3).

Indirecte toxiciteit van HAP's voor hWJ-MSC's. De levensvatbaarheid van hWJ-MSC's die indirect zijn gekweekt met HAP's werd gemeten voor a 24 en b 72 uur. *P < 0,05; **P < 0,01 versus de controle. De controlegroep bestond uit cellen die waren geïncubeerd in CM zonder behandeling met HAP's, en de levensvatbaarheid van de cellen was genormaliseerd als een percentage van de controle. Afkortingen:HAP's hydroxyapatietdeeltjes, m-HAP micro-sized HAP-deeltjes, hWJ-MSC's menselijke navelstreng Uit gelei afgeleide mesenchymale stamcellen van Wharton

Indirect osteo-inductief effect van HAP's op hWJ-MSC's

Om de indirecte osteo-inductieve effecten van HANP's op hWJ-MSC's te identificeren, werd de expressie van osteogene genen beoordeeld door kwantitatieve RT-PCR-analyse. Het transcriptniveau voor runt-gerelateerde transcriptiefactor 2 (RUNX-2) in de HANP-groepen, met name np20, vertoonde een opmerkelijke toename van dag 7 tot dag 21 (figuur 4a). De genexpressie van type I collageen (Col I) in de np20-groep vertoonde een verbetering van dag 7 tot dag 21, terwijl de np80-groep een aanhoudende toename liet zien van dag 7 tot dag 14 (Fig. 4b). Osteocalcine (OCN) mRNA was duidelijk opgereguleerd in de HANP-groepen op dag 14, wat wijst op een versnelde osteogenese (figuur 4c). De mRNA-niveaus van alkalische fosfatase (ALP) namen duidelijk toe in de HANP-groepen (figuur 4d), wat wijst op de osteogene differentiatie van hWJ-MSC's. De m-HAP-groep vertoonde echter beperkte veranderingen met betrekking tot de niveaus van deze drie osteogene genen in vergelijking met de controlegroep (Fig. 4). Bovendien nam de expressie van pluripotentiemarkers, NANOG, OCT3/4 en SOX2, af in de HANPs-groepen in vergelijking met de controle (Fig. 4e-g), wat impliceert dat de hWJ-MSC's in de HANPs-groepen waren gedifferentieerd, vooral in de np20-groep. Vergelijkbare resultaten werden verkregen door Western-blot-analyse (Fig. 5c, d), wat aangeeft dat de np 20-groep indirect de expressie van RUNX-2 en COL I in hWJ-MSC's zou kunnen verbeteren.

Indirecte effecten van HAP's op de expressie van osteogene differentiatie-gerelateerde genen. een RUNX-2, b Kolom I, c OCN, d ALP, e NANOG, v OCT3/4, en g SOX2-genniveaus in hWJ-MSC's gekweekt met CM gedurende de aangegeven tijd. *P < 0,05; **P < 0,01; ***P < 0,001 versus controlegroep; & P < 0,05; && P < 0,01; &&& P < 0,001 versus de m-HAP-groep; # P < 0,05; ## P < 0,01 versus de np20-groep. Cellen die waren geïncubeerd in osteogeen medium zonder HAPs-behandeling werden gebruikt als de controlegroep. Afkortingen:HAP's hydroxyapatietdeeltjes, m-HAP micro-sized HAP-deeltjes, hWJ-MSC's menselijke navelstreng Wharton's gelei-afgeleide mesenchymale stamcellen, RUNX-2 runt-gerelateerde transcriptiefactor 2, Col I type I collageen, OCN osteocalcine, ALP alkalische fosfatase, SOX 2 SRY-gerelateerde HMG-box 2

Indirect effect van HAP's op extracellulaire calciumafzetting en ALP-activiteit. hWJ-MSC's werden 14 dagen in osteogeen medium geïncubeerd. een Extracellulaire calciumafzetting werd vervolgens zichtbaar gemaakt via ARS-kleuring; b ALP-activiteit van de hWJ-MSC's werd beoordeeld via ALP-kleuring, schaalbalken:200 m. c Western-blot-analyse gaf de expressie aan van RUNX-2 en COL I van hWJ-MSC's in osteogeen medium op dag 7. d Densitometrische metingen van RUNX-2 en COL I uit deel (c ). Cellen die waren geïncubeerd in osteogeen medium zonder HAPs-behandeling werden gebruikt als de controlegroep. *P < 0,05; **P < 0,01; ***P < 0,001 versus controlegroep; & P < 0,05; &&& P < 0,001 versus de m-HAP-groep; ### P < 0,001 versus de np20-groep. Afkortingen:HAP's hydroxyapatietdeeltjes, m-HAP micro-sized HAP-deeltjes, hWJ-MSC's menselijke navelstreng Wharton's gelei-afgeleide mesenchymale stamcellen, ALP alkalische fosfatase

Om het indirecte osteo-inductieve effect van HANP's op hWJ-MSC's visueel te observeren, werden de cellen 14 dagen geïncubeerd met het aangegeven osteogene medium, gevolgd door ARS- en ALP-kleuring. Zoals getoond in Fig. 5a, b, werd een verhoogd aantal gemineraliseerde knobbeltjes en hogere ALP-activiteit van de hWJ-MSC's waargenomen in de HANP-groepen in vergelijking met de m-HAP- en controlegroepen. Bovendien vertoonde m-HAP, vergelijkbaar met de controle, beperkte effecten op de osteogene differentiatie van de hWJ-MSC's.

HAP's geactiveerde ERK1/2-signalering in hWJ-MSC's indirect samen gekweekt met HUVEC's

Om de effecten op de paracriene functie van HUVEC's door HAP's te onderzoeken, werden immunofluorescentie- en ELISA-assays gebruikt om het mogelijke eiwit te identificeren dat de osteogene differentiatie van de hWJ-MSC's bevordert. Zoals getoond in Fig. 6a-c, werd de intracellulaire en extracellulaire productie van HIF-1α aanzienlijk vergemakkelijkt door HANP's (vooral np20), terwijl er een beperkt effect was van m-HAP op de productie ervan.

HAP's activeerden ERK1/2-signalering in hWJ-MSC's die indirect samen met HUVEC's werden gekweekt. een Immunofluorescentie van HIF-1α uitgevoerd in HUVEC's behandeld met/zonder HAP's gedurende 18 uur. b De fluorescentie-intensiteit van HIF-1α uit deel (a ). c De extracellulaire concentratie van HIF-1α in het kweekmedium van HUVEC's behandeld met/zonder HAP's gedurende 18 uur werd gemeten via ELISA. Schaalbalken:20 μm. *P < 0,05; **P < 0,01; ***P < 0,001 versus controle; ## P < 0,01; ### P < 0,001 versus de np20-groep. Cellen zonder HAPs-behandeling werden gebruikt als de controlegroep. hWJ-MSC's werden 24 uur met CM behandeld. d Western-blot-analyse die activering van sleutelkinasen in de ERK1/2-routes aangeeft. e Densitometrische metingen van p-ERK1/2 van onderdeel (b ). **P < 0,01; ***P < 0,001 versus controle; ## P < 0.01, ### P <-0,001 versus 2-MeOE2( −) groep. Cellen geïncubeerd in CM zonder HAP-behandeling werden gebruikt als de controlegroep. Afkortingen:HAP's hydroxyapatietdeeltjes, m-HAP micro-sized HAP-deeltjes, hWJ-MSC's menselijke navelstreng Wharton's gelei-afgeleide mesenchymale stamcellen, HUVEC's menselijke endotheelcellen van de navelstrengader, ERK extracellulair signaal-gereguleerd kinase, HIF-1α hypoxie-induceerbare factor 1α

Om de differentiatiesignaleringsroute van de hWJ-MSC's geactiveerd door HIF-1α nauwkeuriger te begrijpen, hebben we de belangrijkste regulatoren van de ERK1/2-route onderzocht via Western-blot-analyse. Zoals getoond in Fig. 6d, e, terwijl de eiwitniveaus van totaal ERK1/2 ongewijzigd bleven, waren de p-ERK1/2-niveaus duidelijk verhoogd in de hWJ-MSC's gekweekt met HANP's, en dit was vooral het geval in de np20-groep. M-HAP had echter weinig effect op p-ERK1/2-niveaus in de hWJ-MSC's, vergelijkbaar met het effect op de HIF-1α-productie in HUVEC's. Belangrijk is dat de verhoogde niveaus van p-ERK1/2 in de hWJ-MSC's geactiveerd door HIF-1α kunnen worden geblokkeerd door 2-MeOE2, een specifieke HIF-1α-remmer, wat aangeeft dat HIF-1α stroomopwaarts van de ERK1/2-signaleringsroute functioneerde in hWJ-MSC's.

HIF-1α bevorderde osteogene differentiatie van hWJ-MSC's via de ERK1/2-route

Om te bepalen of HIF-1α noodzakelijk was voor de waargenomen stimulatie van hWJ-MSC osteogene differentiatie, werd een specifieke HIF-1α-remmer (2-MeOE2) op deze celculturen toegepast. Zoals getoond in Fig. 7, waren de gemineraliseerde matrixafzetting en ALP-activiteit van de met 2-MeOE2 (+) behandelde groep hWJ-MSC's gekweekt in osteogeen medium verzwakt, wat aangeeft dat HIF-1α onmisbaar was voor de osteogene differentiatie van de hWJ- MSC's. Op basis van deze resultaten hebben we de rol van de ERK1/2-route in de osteogene differentiatie van de hWJ-MSC's geactiveerd door HIF-1α verder onderzocht. De afzetting van gemineraliseerde matrix en ALP-activiteit in de hWJ-MSC's gekweekt met osteogeen medium werden onderdrukt na de toediening van PD98059, een specifieke MEK-remmer.

HIF-1α bevorderde osteogene differentiatie van hWJ-MSC's via de ERK1/2-route. hWJ-MSC's werden gedurende 14 dagen geïncubeerd in osteogeen medium met of zonder PD98059. een Extracellulaire calciumafzetting werd zichtbaar gemaakt via ARS-kleuring. b ALP-activiteit van hWJ-MSC's werd beoordeeld via ALP-kleuring. Schaalbalken:200 μm. c Quantitative analysis of extracellular calcium matrix. *P < 0,05; **P < 0,01; ***P < 0.001 versus control; # P < 0,05; ### P  < 0.001 versus the np20 group. Cells incubated in osteogenic medium without HAPs and PD98059 treatment were used as the control group. Abbreviations:HAPs hydroxyapatite particles, m-HAP micro-sized HAP particles, hWJ-MSCs human umbilical cord Wharton’s jelly-derived mesenchymal stem cells, HUVECs human umbilical vein endothelial cells, ERK extracellular signal-regulated kinase, HIF-1α hypoxia-inducible factor 1α, ALP alkaline phosphatase

Two-Stage Cell-Lineage Models

To quantitatively reveal the intrinsic connection between the concentration of HIF and osteogenic differentiation of hWJ-MSCs, 0–4000 pg/mL of HIF-1α was used to treat eight groups of hWJ-MSCs. A two-stage cell-lineage mathematical model was used to analyze the proliferation, apoptosis, and osteogenic differentiation rates of these hWJ-MSCs treated with different concentrations of HIF-1α. As shown in Fig. 8a, fitting data were employed to obtain the simulated formula (\(\frac{d}{{d_{0} }} =\frac{1}{{0.14H^{2} - 0.43H + 1}}\)) and curve (blue curve), showing that the differentiation rate first increased and then decreased with the increase in HIF concentration. More specifically, the differentiation rate reached a peak at 1500 pg/mL HIF-1α.

Two-stage cell-lineage models. hWJ-MSCs were incubated in a defined concentration of HIF-1α for the indicated times. een Relative differentiation rates of hWJ-MSCs at different concentrations of HIF-1α, b relative ALP activity (differentiation degrees of hWJ-MSCs) and relative osteoblast cells on different culture days. c Three-dimensional surface of differentiation degree evolving with time and HIF-1α. Cell number with an initial seeding density of 1500 cells per well (in a 96-well plate), as well as d 0, e 375, and f 1500 pg/mL HIF-1α. Abbreviations:hWJ-MSCs human umbilical cord Wharton’s jelly-derived mesenchymal stem cells, HIF-1α hypoxia-inducible factor 1α, ALP alkaline phosphatase

According to our study, the concentrations of HIF-1α produced by HUVECs in the control, m-HAP, np80, and np20 groups were 240, 300, 325, and 375 pg/mL, respectively. The black square represents the differentiation rate promoted by 240, 300, 325, and 375 pg/mL HIF-1α, and this matches well with the simulated curve. In addition, the differentiation degrees of the hWJ-MSCs (relative ALP activity) treated with different concentrations of HIF-1α increased similarly increased with time. Therefore, in order to simplify the model, we consider their growth patterns to be similar or even identical. We found that the increase in ALP activity from Day 0 to Day 7 was proportional to the number of osteoblasts, and osteoblast cells reached their peak at the platform period. Therefore, after fitting the ALP activity with the relative osteoblasts cell number curve (osteoblasts cell number / maximum osteoblasts cell number), the maximum of ALP activity was predicted and relative ALP activity (ALP activity/ maximum of ALP activity), representing the differentiation degree, was acquired (Fig. 8b). Combining these two studies, the three-dimensional surface of the differentiation degree evolving with time and HIF-1α was obtained (Fig. 8c).

In order to estimate the optimal culture time, it was necessary to simulate cell numbers. After elucidating the differentiation rate under different concentrations of HIF-1α, we simulated the size of each population. The simulation utilized an initial seeding density of 1500 cells per well (in a 96-well plate) using different concentrations of HIF-1α. As shown in Fig. 8d–f, the experimental data (black square) match well with the simulated total cell numbers (blue curve), which is a sum of the number of hWJ-MSCs and osteoblasts, and this supports the ability of this model to predict the number of hWJ-MSCs and osteoblasts at any time point. Moreover, the osteoblast cell number approached the platform period at 21, 18, and 15 days with 0, 375, and 1500 pg/mL HIF-1α, respectively. This model provides the optimum culture time for guiding tissue engineering, and it also provides direct evidence that HIF-1α accelerates the osteogenic differentiation of hWJ-MSCs.

Discussie

With recent advances in nanobiomaterials, nano-based artificial bone substitutes have been an area of intense investigation. The accumulating evidence suggests that there are complex interactions between cells and nanobiomaterials due to their capacity to penetrate cell membranes and increase internal retention times [24, 25]. A previous study revealed that collagen/alginate nanofilms can adsorb onto the MSC membrane to activate intracellular signaling cascades and promote osteogenic differentiation [26]. Elegant experiments by Wu and his colleagues clearly demonstrated that TiO2 nanotubes can improve vascularization and osteogenic differentiation by facilitating paracrine effects and cell junctions via EC-MSC interactions [27]. For the purpose of developing excellent candidates for bone tissue engineering, it is necessary to clarify the direct crosstalk between nano-based bone substitutes and cells implicated in bone repair as well as their indirect interactions. However, our current understanding of this is still limited. In the present study, we utilized an indirect co-culture model to further elucidate the biological effects of HANPs on MSCs in regard to the indirect interactions mediated by ECs.

Cytotoxicity is a primary issue for assessing the biocompatibility of any nanobiomaterial. Although our previous study found that HANPs did not directly influence the viability or apoptosis of hWJ-MSCs, they may still exert different impacts via the mediation of other cells [28]. Thus, it was necessary to evaluate the cytotoxic effects of HANPs on hWJ-MSCs mediated by HUVECs. Interestingly, after incubation in CM for 24 h and 72 h, hWJ-MSC viability was maintained and even elevated in the 0–50 µg/mL HANP groups, especially in the np20 group, indicating the existence of effector molecules in the CM. When the concentration of HANPs reached 100 µg/mL, they became cytotoxic to the hWJ-MSCs. However, 0–100 µg/mL m-HAP had no influence on hWJ-MSC viability (Fig. 3). Jiang et al. have shown that engineered nanoparticles of a particular size can have distinct endocytic routes and kinetics associated with altered downstream signaling involved in regulating target cell functions [29]. In our previous study, we showed that np20 and np80 were endocytosed by HUVECs, and this was followed by morphologic changes and the appearance of large vacuoles, indicating the activated state of the HUVECs. Additionally, np20, with their faster uptake speed and increased accumulation, might result in a stronger activation of HUVECs, possibly resulting in increased hWJ-MSC viability via paracrine signaling. Conversely, few m-HAPs can be endocytosed by HUVECs, and this might account for their limited influence on the metabolism of hWJ-MSCs [9].

To further explore the potential osteoinductive effect of activated HUVECs, a subcytotoxic dose of 50 µg/mL HAPs was used in subsequent studies. The CM collected from the activated HUVECs promoted extracellular calcium deposition, ALP activity, and osteogenic proteins expression in hWJ-MSCs, as well as the mRNA expression of osteogenic genes (Figs. 4, 5). Runx2, an essential transcription factor involved in specifying the osteoblast lineage [30], showed a substantial enhancement in the np20 group, indicating a strong osteoinductive effect on hWJ-MSCs (Fig. 4a and Fig. 5c, d). The np20 group demonstrated a 1.5-fold improvement in COLI expression at Day 7 (Figs. 4b, 5c, d) and a double increase at Day 14, which implied the presence of additional differentiated osteoblasts in the HANP-treated groups (Fig. 4b) [30]. OCN is a mature stage bone marker [31], and this gene showed a significant increase in the HANP groups at Day 14 (Fig. 4c), indicating that np20 and np80 can accelerate bone maturation compared to m-HAP. ALP is an early marker of osteoblast differentiation, and it obviously increased with culture time in each group, especially the np20 group, revealing that additional transformation occurred from MSCs to osteoblasts (Fig. 4d). Pluripotency markers, NANOG, OCT3/4, and SOX2 imply the capacity for differentiation [32]. As shown in Fig. 4e–g, the decreased expression in the genes of the HANP groups implied that most of the hWJ-MSCs in HAP groups had transformed into osteoblasts.

Our data demonstrated that the endocytosis of HANPs by HUVECs was associated with an improved osteogenic differentiation of hWJ-MSCs. However, the cause of this outcome is currently unclear. In terms of the paracrine function of HUVECs, we focused on soluble differentiation-inducing proteins in the supernatant of activated HUVECs. HIF-1α signaling is essential in coupling ossification and angiogenesis during bone regeneration [33, 34]. Heikal et al. reported that injured ECs secrete more HIF-1α even under normoxia conditions [35]. It has also been shown that exposure to HANPs inhibits the angiogenic ability of HUVECs [9]. Thus, we measured the concentrations of HIF-1α in the CM, and the results showed that the HIF-1α content increased in the HANP treatment groups compared to the m-HAP and control groups (Fig. 6a). To identify the role of HIF-1α in the osteogenic differentiation of hWJ-MSCs, we used 2-MeOE2, which is a specific HIF-1α inhibitor, was used. The decreased concentration of HIF-1α paralleled the impaired mineralized matrix deposition and ALP activity in these hWJ-MSCs, indicating that HANPs can promote the HIF-1α production of HUVECs to facilitate the osteogenesis of hWJ-MSCs (Fig. 7).

To properly apply HANPs for use in bone tissue engineering, it is necessary to gain further insights into the mechanisms by which HANPs promote the osteogenic differentiation of hWJ-MSCs mediated by HUVECs. The ERK1/2 pathway is downstream of HIF-1α [36] and is fundamental to the differentiation of MSCs [37]. In this work, the concentrations of HIF-1α in the CM coincide well with the p-ERK1/2 levels in the hWJ-MSCs (Fig. 6b, c). When 2-MeOE2 was applied, the p-ERK1/2 expression in the hWJ-MSCs failed to be activated, indicating that HIF-1α functioned upstream of ERK1/2 signaling. To directly address the role of ERK1/2 signaling in the osteogenic differentiation of hWJ-MSCs, PD98059, a specific MEK inhibitor, was used. The suppression of ERK1/2 signaling resulted in the lowest osteogenic differentiation of hWJ-MSCs. One possible reason for this occurrence is that the ERK1/2 pathway plays a key role in both HIF-1α signaling and in the apoptosis and proliferation signaling pathways, which could be responsible for the observed changes in osteogenic differentiation in these cells [38, 39]. Additionally, this could also be related to the presence of vascular endothelial growth factor (VEGF). VEGF is one of the downstream effectors of HIF-1α signaling [33], and it can also promote the osteogenic differentiation of MSCs via activation of the ERK1/2 pathway [37]. Our previous study found that np20 induced the production of VEGF in HUVECs [9]; therefore, it is possible that the suppression of the ERK1/2 pathway may result in inhibition of VEGF, which would lead to the decreased osteogenic differentiation of hWJ-MSCs. According to the available experimental results, we can summarize as follows. HANPs are able to more optimally process better direct [5] and indirect osteoinductive effects than m-HAPs. Compared to autogenous bone grafts and bone allografts, there is an extensive source of HANP and without secondary damage and potential immunogenicity. However, compared to m-HAPs, HANPs can suppress the angiogenic ability of HUVECs [9] and exhibit slight cytotoxicity in both a time- and dose-dependent fashion.

Recently, growing evidence has demonstrated the importance of HIF-1α in the bone regeneration. However, few studies have been able to quantitatively predict the MSC differentiation rate under specific initial conditions, such as the HIF-1α concentration. Taking cell proliferation, apoptosis, and osteogenic differentiation into account, we present a mathematical model that combines a two-stage cell lineage with HIF-1α that is highly correlated with our experimental data. By fitting the differentiation rate of hWJ-MSCs in 0–4000 pg/mL HIF-1α, we acquired the equations for describing the differentiation rate, HIF-1α concentration, and time. As shown in Fig. 8d, this model can depict the cell number map under different HIF-1α concentrations, so that it is possible to explore the intrinsic dynamics of the two-stage system [40]. Additionally, this model mathematically validates the effect of HIF-1α on the osteogenic differentiation of hWJ-MSCs. Moreover, based on a multi-stage cell-lineage model and logistic model, our model is sufficiently stable to enable long-term predictions without falling into the trap of population unlimited explosion [41].

By using the existing experimental data, both the cell number and differentiation rate can be predicted with a defined initial cell seeding density and HIF-1α concentration. As such, the optimum incubation time is also obtained. Consequently, we can predict the optimum concentration of HIF-1α and determine the most optimal time for osteogenesis, which is important for efficient tissue engineering. A two-stage cell-lineage model is applicable for predicting the proliferation and differentiation of stem cells, which have two cell lineages. On this basis, the model founded on the initial conditions and existing experimental data can be established to identify the optimum culture conditions in vitro, which will assist in optimizing bone repair in vivo.

Conclusie

In this study, we explored the specific biological effects of HANPs on hWJ-MSCs mediated by HUVECs. Compared to m-HAPs, both np20 and np80 showed slight cytotoxicity in both a time- and dose-dependent fashion. Importantly, the size of the HANPs appeared to have no significant impact on this cytotoxicity. Our data also showed that HANPs, especially np20, were capable of facilitating HUVECs to secrete increased levels of HIF-1α, which directly correlated with the enhanced osteogenic differentiation of hWJ-MSCs via the activation of the ERK1/2 pathway (Fig. 9). More remarkably, the results from the two-stage cell-lineage model suggested that HIF-1α exerted a dose-dependent stimulatory effect on the osteogenic differentiation rate of hWJ-MSCs. Additionally, the optimum concentration of HIF-1α and incubation time were estimated based on the initial conditions using an in vitro model, which could be invaluable in the future for tissue engineering applications. Collectively, these observations provide evidence that HANPs may improve bone regeneration by modulating cell–cell interactions.

A schematic illustration of the possible mechanisms

Beschikbaarheid van gegevens en materialen

The datasets used and analyzed during the current study are available from the corresponding author on reasonable request.

Afkortingen

HA:

Hydroxyapatite

HANPs:

HA nanoparticles

hWJ-MSCs:

Human umbilical cord Wharton’s jelly-derived mesenchymal stem cells

HUVECs:

Human umbilical vein endothelial cell

m-HAP:

Micro-sized HAP particles

PBS:

Fosfaatgebufferde zoutoplossing

ECM:

EC medium

2-MeOE2:

2-Methoxyestradiol

ELISA:

Enzym-linked immunosorbent assay

RUNX-2:

Runt-related transcription factor 2

Col I:

Type I collagen

OCN:

Osteocalcin

ALP:

Alkaline phosphatase

SOX 2:

SRY-related HMG-box 2

ERK:

Extracellular signal-related kinases

VEGF:

Vascular endothelial growth factor


Nanomaterialen

  1. Batterijen voor speciale doeleinden
  2. Zonnecel
  3. Analyse van actine en focale adhesieorganisatie in U2OS-cellen op polymeernanostructuren
  4. Nanotechnieken inactiveren kankerstamcellen
  5. In vitro onderzoek naar de invloed van Au-nanodeeltjes op HT29- en SPEV-cellijnen
  6. Interactie-effecten bij de assemblage van magnetische nanodeeltjes
  7. Endotheelcellen targeten met multifunctionele GaN/Fe-nanodeeltjes
  8. synergetische effecten van Ag-nanodeeltjes/BiV1-xMoxO4 met verbeterde fotokatalytische activiteit
  9. Bevordering van SH-SY5Y-celgroei door gouden nanodeeltjes gemodificeerd met 6-mercaptopurine en een neuron-penetrerend peptide
  10. Op grafeenoxide gebaseerde nanocomposieten versierd met zilveren nanodeeltjes als antibacterieel middel
  11. C60 Fullereen effecten op difenyl-N-(trichlooracetyl)-amidofosfaat interactie met DNA in Silico en zijn cytotoxische activiteit tegen menselijke leukemische cellijn in vitro