Adsorpce proteinů na biodegradabilní polyesterové vlákenné nosiče

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F46747885%3A24510%2F20%3A00008004" target="_blank" >RIV/46747885:24510/20:00008004 - isvavai.cz</a>

Nalezeny alternativní kódy

RIV/46747885:24620/20:00008004

Výsledek na webu

<a href="https://www.irsm.cas.cz/ext/biomaterialy/" target="_blank" >https://www.irsm.cas.cz/ext/biomaterialy/</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Adsorpce proteinů na biodegradabilní polyesterové vlákenné nosiče

Popis výsledku v původním jazyce

Obecně adsorpce proteinů významně ovlivňuje vlastnosti materiálů, které jim dávají tzv. biologickou identitu. Tato práce byla zaměřena na vliv chemického složení a morfologii různých polyesterových nanovlákenných materiálů na proces adsorpce proteinů na jejich povrch. Byla hodnocena interakce materiálů s BSA a lidskou plazmou, následně pak interakce materiálu s buňkami. Různé biodegradabilní polyesterové nanovlákenné materiály byly připraveny pomocí elektrostatického zvlákňování (Nanospider™). Morfologie vlákenných vrstev byla hodnocena skenovací elektronovou mikroskopií (SEM), byl sledován specifický povrch (BET analýza) a smáčivost materiálů (Krüss). Proteiny z lidské plazmy nebo hovězí sérový albumin (BSA) byly adsorbovány na povrch materiálů. A desorpce proteinu byla prováděna pomocí 1% SDS v PBS. Množství adsorbovaných (desorbovaných) proteinů bylo analyzováno pomocí SDS-PAGE a spektrofotometrie. Hodnocení buněčné adheze a proliferace buněčné linie 3T3 myších fibroblastů bylo provedeno pomocí metabolického testu (test cck-8), fluorescenční mikroskopií a SEM. Nanovlákenné vrstvy vyrobené z vybraných polyesterů měly srovnatelnou morfologii (průměrný průměr vláken 800 až 900 nm) s výjimkou PCL45 s nižším průměrem vlákna (550 nm). Specifický povrch materiálu PCL byl dvakrát vyšší než PLCL. Nejvyšší smáčivost vykazoval materiál PLA a nejméně smáčivý byl pak materiál PCL45. Výsledky adsorpce proteinů ukazují, že PCL45 adsorbuje na povrch materiálu méně proteinů než PCL80, nejvíce proteinů na svůj povrch však váže materiál PLA. Výsledky experimentu in vitro ukázaly, že PLA měla nejvyšší adhezi buněk a následnou buněčnou proliferaci, naopak nejnižší vykazoval materiál PCL80. Výsledky testování naznačují, že chemické složení a morfologie nanovlákenných materiálů může významně ovlivňovat jak adsorpci proteinů, tak adhezi a proliferaci buněk. Z výsledků je patrné, že vliv na silně vázané proteiny má chemická struktura. Na adhezi buněk mají pak dominantní vliv silně vázané proteiny než ty slabě vázané. U polyesterů, množství silně vázaných proteinů pravděpodobně souvisí s „hustotou esterové vazby“, kdy u PLA je patrná vyšší „hustota esterové vazby“ i vyšší adsorpce proteinů oproti PCL. Dále je patrný vliv morfologie materiálů, který byl pozorován u materiálu PCL, kdy PCL45 (nižší průměr vláken) byl téměř nesmáčivý a adsorpce proteinů byla nižší oproti PCL80. Buněčná adheze je patrně ovlivněna spíše silně vázanými proteiny, což je patrné u PLA oproti kopolymeru PLCL. Materiál PLCL vykazoval vyšší adsorpci slabě vázaných ale nižší silně vázaných proteinů oproti PLA. Autoři tímto děkují finanční podpoře MZ ČR, projekt číslo NV18-01-00332 a SGS-2019-4085.

Název v anglickém jazyce

Proteins adsorption on the biodegradable polyester fibers scaffolds

Popis výsledku anglicky

In general, the adsorption of proteins on surface of the materials significantly affects the properties of materials, which give them the so-called biological identity. This work was focused on the influence of chemical composition and morphology of various polyester nanofiber materials on the process of proteins adsorption on their surface. The interaction of materials with BSA protein and human plasma was evaluated, followed by the interaction of material with cells. Various biodegradable polyester nanofiber materials were prepared by electrostatic spinning (Nanospider®). The morphology of the fibrous layers was evaluated by scanning electron microscopy (SEM), the specific surface area (BET analysis) and the wettability of the materials (Krüss) were monitored. Proteins from human plasma or bovine serum albumin (BSA) were adsorbed on the surface of the materials. And protein desorption was performed using by 1% SDS in PBS. The amount of adsorbed (desorbed) proteins was analyzed by SDS-PAGE and spectrophotometry. Evaluation of cell adhesion and proliferation of the 3T3-SA mouse fibroblast cell line was performed using by metabolic assay (cck-8 assay), fluorescence microscopy and SEM. Nanofiber layers made from selected polyesters had a comparable morphology (average fiber diameter 800 to 900 nm), with the exception PCL45 with a lower fiber diameter (550 nm). The specific surface area of the PCL material was twice as high as the PLCL. PLA material showed the highest wettability and PCL45 material was the least wettable. Protein adsorption results show that PCL45 adsorbs fewer proteins to the surface of the material than PCL80, but most proteins bind PLA material to their surface. The results of the in vitro experiment showed that PLA had the highest cell adhesion and subsequent cell proliferation, while the lowest was shown by the PCL80 material. Test results suggest that the chemical composition and morphology of nanofibrous materials can significantly affect both protein adsorption and cell adhesion and proliferation. The results show that the chemical structure has an effect strongly bound proteins. Highly bound proteins have a dominant effect on cell adhesion than weakly bound proteins. In polyesters, the amount of highly bound proteins is probably related to the "ester bond density", with PLA showing a higher "ester bond density" and higher protein adsorption compared to PCL. Furthermore, the effect of the material morphology was observed, which was observed with PCL material, where PCL45 (lower fiber diameter) was almost non-wetting and protein adsorption was lower compared to PCL80. Cell adhesion appears to be affected by rather highly bound proteins, as is evident with PLA versus PLCL copolymer. The PLCL material showed higher adsorption of weakly bound but lower strongly bound proteins compared to PLA. The authors would like to thank for the financial support Ministry of Health of the Czech Republic, project number NV18-01-00332 and SGS-2019-4085.

Druh

O - Ostatní výsledky

CEP obor

—

OECD FORD obor

21001 - Nano-materials (production and properties)

Projekt

<a href="/cs/project/NV18-01-00332" target="_blank" >NV18-01-00332: Léčba diabetických ran nanovlákennými kryty uvolňujícími složky lyzátu krevních destiček.</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)<br>S - Specificky vyzkum na vysokych skolach

Rok uplatnění

2020

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů