19656

۱۹۶۵۶

بررسي نقش توپوگرافي كندروسيتها بر تمايز كندروژنيك سلولهاي بنيادي

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي - بايومواد

۱۳۹۴-۱۳۹۷

۱۳۹۷/۴/۹

دكتر جعفر جوادپور - دكتر شاهين بنكدار

مواد و متالورژي

توپوگرافي سطح بستر كشت سلول، از عوامل اثبات شده‌ي تاثيرگذار بر تمايز سلول هاي بنيادي مي‌باشد. در مطالعات قبلي محققان توانسته‌اند توسط روش چاپ نقش سلول، سلول‌هاي بنيادي را به سمت سلول‌هاي كندروسيت، استئوبلاست، كراتينوسيت و تنوسيت متمايز كنند. هدف از تحقيق حاضر بررسي نقش اثرات ميكرو و نانو توپوگرافي سطح كشت، بر تمايز كندروژنيك سلول‌هاي بنيادي است. توپوگرافي موجود بر روي سطح سلول‌هاي كندروسيت شامل ميكروتوپوگرافي (شكل كروي سلول كندروسيت) و نانوتوپوگرافي (پستي و بلندي‌هاي غشاي سلول كندروسيت و آنتي‌ژن‌هاي موجود بر روي غشاء ) است. در اثر قالب‌گيري از سلول كندروسيت تمام اين توپوگرافي‌ها بر روي سطح بستر PDMS منتقل مي‌شود. بنابراين براي پاسخ به اين سوال كه توپوگرافي ميكرومتري دليل تمايز سلول‌هاي بنيادي است و يا نانومتري، پس از بررسي ميكروسكوپي سطح سلول كندروسيت و پروفيل نوري سطح آن، ويفرهاي سيليكوني با ابعاد حدودي سلو‌ل‌هاي كندروسيت، توسط روش فتوليتوگرافي طراحي و ساخته شد. در واقع فيچرهاي اين ويفرها تنها مورفولوژي كروي سلول‌هاي كندروسيت را شبيه‌سازي مي‌كنند و نه توپوگرافي نانومتري غشاي آن را. با بررسي رفتار تمايزي سلول‌هاي بنيادي بر روي بستر حاوي الگوي اين ويفرها، مشاهده شد كه سلول‌هاي بنيادي به سمت سلول غضروفي متمايز نشده و كلاژن نوع دوم را ترشح نكردند. لذا مي‌توان نتيجه گرفت كه كروي بودن الگوي سلول كندروسيت دليل تمايز كندروژنيك سلول‌هاي بنيادي كشت شده بر روي آن‌ها نيست. حال به منظور تأييد اين ادعا كه توپوگرافي نانومتري ايجاد شده بر روي سطح بسترها دليل تمايز سلول‌هاي بنيادي است، از رده سلولي كندروساركوما (SW1353) كه همانند كندروسيت كروي، كلاژن نوع دوم بيان مي‌كند، اما برخلاف سلول كندروسيت مورفولوژي آن‌ كشيده و دوكي است، پرينت سلولي گرفته شد و رفتار تمايز كندروژنيك سلول‌هاي بنيادي بر روي بسترهاي حاوي نقش اين سلول‌ها مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج رنگ‌آميزي آنتي بادي كلاژن نوع دوم اين ادعا را اثبات كرد و سلول‌هاي بنيادي پس از گذشت 14 روز كلاژن نوع دوم را ترشح كردند. در نهايت توسط اين تحقيق نتيجه گرفته شد كه در روش پرينت سلولي، توپوگرافي نانومتري موجود بر سطح سلول كندروسيت كه پس از قالب‌گيري توسط PDMS بر روي سطح بستر كشت منتقل مي‌شود، دليل تمايز سلول‌هاي بنيادي به سمت سلول كندروسيت است.

1397/08/29

The effect of Chondrocyte surface topography on the chondrogenic differentitiaon of stem cells

11/20/2018 12:00:00 AM

The topography of the cell culture substrate is a proven factor affecting the differentiation of stem cells. Several studies have been conducted on stem cell differentiation using the cell imprinting method, in which the footprint of the target cells has been employed as the substrate surface topography suggesting that topographical features alone have the capacity to stimulate cell behaviour and lineage spesification. The purpose of this study is to investigate the effect of micro and nano topography of the culture substrate on the chondrogenic differentiation of stem cells. Through the imprinting of the chondrocyte, all these topographies are transmitted on the surface of the PDMS. Therefore, to answer the question whether the microtopography is the reason of stem cell differentiation or nanotopography, after microscopic examination of the chondrocyte surface and its surface profile, silicone wafers with the dimensions of the chondrocytes were designed and developed by photolithography. In fact, the features of these wafers only simulate the spherical morphology of chondrocytes, not the nanotopography of the membrane. By examining the behavior of stem cell differentiation on the substrate containing the pattern of these wafers, it was observed that stem cells did not express collagen type II. Therefore, it can be concluded that the spherical pattern of chondrocytes is not the reason of chondrogenic differentiation of stem cells. In order to confirm the claim that the nanoscale topography on the substrate is the reason of stem cells differentiation, we used the chondrosarcoma cell line (SW1353), which is fibroblast like and expresses collagen type II. Cell imprinting was performed and the behavior of chondrogenic differentiation of stem cells was evaluated on substrates containing the pattern of these cells. The results of the antibody staining confirmed our claim, and the stem cells expressed collagen type II after 14 days. Finally, it was concluded by this study that in the cell imprinting method, the nanotopography on the chondrocytes surface transferred onto substrate after the molding by PDMS, is the reason of stem cells differentiation toward the chondrocytes.