Fabrikasi dan pencirian hidrogel karrageenan/gelatin ditautsilang genipin dimuatkan dengan sekretom fibroblas hidung untuk kegunaan dalam model in vitro epitelium saluran pernafasan

Abstract

Penyakit pernafasan telah menyebabkan impak kesihatan global yang besar. Model epitelium in vitro saluran udara dengan persamaan mikrofisiologi yang tinggi sangat diperlukan untuk lebih memahami penyakit dan jangkitan di saluran pernafasan. Objektif utama kajian ini adalah untuk merekabentuk dan mencirikan hidrogel karrageenan/ gelatin yang dimuatkan dengan sekretom fibroblas hidung sebagai bahan kerangka biobahan yang berpotensi dalam pembinaan epitelium saluran pernafasan. Penyakit pernafasan mempunyai impak kesihatan global yang besar, memerlukan model epitelium saluran pernafasan in vitro yang lebih baik. Walau bagaimanapun, cabaran masih wujud dalam mereka bentuk kerangka, peniruan ECM, dan pembezaan mukosiliar. Permasalahan kajian ini adalah untuk mengenal pasti biobahan yang sesuai, menilai hidrogel gelatin–karrageenan, dan menentukan sama ada sekretom fibroblas hidung boleh meningkatkan penghantaran faktor pertumbuhan dan penjanaan tisu. Kajian ini bertujuan untuk mereka bentuk dan mencirikan hidrogel karrageenan/gelatin yang dimuatkan dengan sekretom fibroblas hidung untuk kejuruteraan epitelium saluran pernafasan. Hidrogel diperbuat daripada kappa karrageenan (karr) dan gelatin bovina (gel). Dalam kajian ini, kepekatan 2% bagi kar dan 5% bagi gel digunakan dan dicampurkan bersama dengan nisbah karr/gel (v/v) yang berbeza iaitu (6:4) dan (8:2). Kemudian, hidrogel berasaskan karr/gel telah ditaut-silang dengan genipin dan dimuatkan dengan sekretom fibroblas hidung. Selepas fabrikasi, sifat fiziko-kimia, mekanikal dan biologikal seperti bioterurai, keporosan, sudut sentuhan air, kadar penghantaran wap air (WVTR), mampatan dan daya tahan, pembengkakan, nanostruktur, kekuatan tegangan dan bioserasi dicirikan. Didapati bahawa, kumpulan C8G2Gnp0.4 menunjukkan ciri-ciri fizikal yang dipertingkatkan dengan ketara; tidak mengalami penguraian walaupun selepas 4 minggu dan menunjukkan sifat hidrofilik yang baik (sudut sentuhan air: ≤ 90°). Rintangan penguraian dan kekuatan mekanikal hidrogel telah dipertingkatkan melalui pautan silang genipin. Selain itu, hidrogel C8G2Gnp0.4 juga menyokong penempelan sel fibroblas manusia dan telah dipilih sebagai kumpulan yang sesuai untuk dimuatkan dengan sekretom. Hidrogel C8G2Gnp0.4 mengekalkan pelepasan sekretom secara berkala pada kepekatan 100μg/ml dalam tempoh 24 jam dan jangka hayat C8G2Gnp0.4 telah terbiourai sepenuhnya di bawah penyimpanan -80oC pada hari ke-47. Kesimpulannya, sekretom yang dimuatkan dengan hidrogel hibrid mempunyai sifat fiziko-kimia dan mekanikal yang sesuai sebagai perancah biobahan yang berpotensi untuk kegunaan dalam model in vitro epitelium saluran pernafasan pada masa hadapan. Kajian ini berjaya dalam membentuk hidrogel yang boleh bertindak sebagai kerangka fungsian kerana keupayaan mereka untuk mengekalkan struktur 3D dan memberikan sokongan mekanikal kepada sel-sel.