Lipid Coated Microbubbles and Low Intensity Pulsed Ultrasound Enhance Chondrogenesis of Human Mesenchymal Stem Cells in 3D Printed Scaffolds.
Lipid Coated Microbubbles and Low Intensity Pulsed Ultrasound Enhance Chondrogenesis of Human Mesenchymal Stem Cells in 3D Printed Scaffolds.
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DOI：
10.1038/srep37728
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发表时间：
2016-11-24
影响因子：
4.6
通讯作者：
Sarkar K
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Aliabouzar M;Zhang LG;Sarkar K
脂质涂层微泡用于增强超声成像和药物输送。在这里，我们首次将这些微泡与低强度脉冲超声 (LIPUS) 一起应用，以增强 3D 打印聚乙二醇二丙烯酸酯 (PEG-DA) 水凝胶支架中人间充质干细胞 (hMSC) 的增殖和软骨分化。在存在 0.5% (v/v) 微泡和 LIPUS 的情况下，培养 5 天后，hMSC 增殖增加高达 40%，而单独使用 LIPUS 时，hMSC 增殖增加 18%。我们系统地改变声激励参数——激励强度、频率和占空比——以找到最适合 hMSC 增殖的 30 mW/cm2、1.5 MHz 和 20% 占空比。为期 3 周的软骨分化结果表明，LIPUS 与微泡相结合可将糖胺聚糖 (GAG) 产量提高 17%（单独使用 LIPUS 时为 5%），II 型胶原蛋白产量提高 78%（单独使用 LIPUS 时为 44%）。因此，整合 LIPUS 和微泡似乎是增强 hMSC 生长和软骨分化的有前途的策略，而 hMSC 是软骨再生的关键组成部分。这些结果为微泡在组织工程中的新颖应用提供了可能性，微泡已在临床上批准用于对比增强超声成像。
Lipid-coated microbubbles are used to enhance ultrasound imaging and drug delivery. Here we apply these microbubbles along with low intensity pulsed ultrasound (LIPUS) for the first time to enhance proliferation and chondrogenic differentiation of human mesenchymal stem cells (hMSCs) in a 3D printed poly-(ethylene glycol)-diacrylate (PEG-DA) hydrogel scaffold. The hMSC proliferation increased up to 40% after 5 days of culture in the presence of 0.5% (v/v) microbubbles and LIPUS in contrast to 18% with LIPUS alone. We systematically varied the acoustic excitation parameters—excitation intensity, frequency and duty cycle—to find 30 mW/cm2, 1.5 MHz and 20% duty cycle to be optimal for hMSC proliferation. A 3-week chondrogenic differentiation results demonstrated that combining LIPUS with microbubbles enhanced glycosaminoglycan (GAG) production by 17% (5% with LIPUS alone), and type II collagen production by 78% (44% by LIPUS alone). Therefore, integrating LIPUS and microbubbles appears to be a promising strategy for enhanced hMSC growth and chondrogenic differentiation, which are critical components for cartilage regeneration. The results offer possibilities of novel applications of microbubbles, already clinically approved for contrast enhanced ultrasound imaging, in tissue engineering.
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DOI：
10.2106/00004623-200410000-00021
发表时间：
2004-10-01
影响因子：
5.3
作者：
Hantes, ME;Mavrodontidis, AN;Malizos, KN
通讯作者：
Malizos, KN
影响因子：
--
作者：
Ebisawa, K;Hata, KI;Watanabe, H
通讯作者：
Watanabe, H
影响因子：
4.1
作者：
Holmes, Benjamin;Zhu, Wei;Zhang, Lijie Grace
通讯作者：
Zhang, Lijie Grace
影响因子：
9.9
作者：
Feshitan, Jameel A.;Chen, Cherry C.;Borden, Mark A.
通讯作者：
Borden, Mark A.
影响因子：
4
作者：
Caplan, Arnold I.;Dennis, James E.
通讯作者：
Dennis, James E.