Name: platelet-derived extracellular vesicle functionalization of ti implants
Uploaded: 2021-08-05T14:45:00
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Esta investigación ha sido financiada por el Instituto de Salud Carlos III, Ministerio de Economía y Competitividad, cofinanciada por el Fondo Social Europeo del FSE y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional FEDER (MS16/00124; CP16/00124; PI17/01605), la Direcció General d'Investigació, Conselleria d'Investigació, Govern Balear (FPI/2046/2017), y el PROGRAMA JUNIOR del projecte TALENT PLUS, construyendo SALUD, generando VALOR (JUNIOR01/18), financiados por el impuesto de turismo sostenible de las Islas Baleares.

El Lisado plaquetario (PL) se obtiene como se describió anteriormente de acuerdo con las directrices institucionales3 utilizando como material de partida capas de buffy frescas proporcionadas por el Biobanco IdISBa. Su uso para el proyecto actual fue aprobado por su Comité de Ética (IB 1995/12 BIO).
1. Aislamiento de evs de PL
<ol><li>Extracción de cuerpos más grandes<ol>
<li>Descongele PL a temperatura ambiente.</li>
		<li>Centrífuga PL a 1.500 x g dur...

<ol>
	<li>Van Niel, G., D'Angelo, G., Raposo, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shedding+light+on+the+cell+biology+of+extracellular+vesicles.">Shedding light on the cell biology of extracellular vesicles.</a> Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 19 (4), 213-228 (2018).</li><li>Torreggiani, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exosomes:+novel+effectors+of+human+platelet+lysate+activity.">Exosomes: novel effectors of human platelet lysate activity.</a> European Cells &amp; Materials. 28, 137-151 (2014).</li><li>Antich-Rossell&#243;, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Platelet-derived+extracellular+vesicles+promote+osteoinduction+of+mesenchymal+stromal+cells.">Platelet-derived extracellular vesicles promote osteoinduction of mesenchymal stromal cells.</a> Bone and Joint Research. 9 (10), 667-674 (2020).</li><li>Li, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+developments+of+Ti-based+alloys+for+biomedical+applications.">New developments of Ti-based alloys for biomedical applications.</a> Materials. 7 (3), 1709-1800 (2014).</li><li>Lan, W. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+potential+of+a+nanostructured+titanium+oxide+layer+with+self-assembled+monolayers+for+biomedical+applications:+Surface+properties+and+biomechanical+behaviors.">The potential of a nanostructured titanium oxide layer with self-assembled monolayers for biomedical applications: Surface properties and biomechanical behaviors.</a> Applied Sciences. 10 (2), 590 (2020).</li><li>Jemat, A., Ghazali, M. J., Razali, M., Otsuka, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+modifications+and+their+effects+on+titanium+dental+implants.">Surface modifications and their effects on titanium dental implants.</a> BioMed Research International. 2015, 791725 (2015).</li><li>Damiati, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+surface+topography+and+coating+on+osteogenesis+and+bacterial+attachment+on+titanium+implants.">Impact of surface topography and coating on osteogenesis and bacterial attachment on titanium implants.</a> Journal of Tissue Engineering. 9, 2041731418790694 (2017).</li><li>Chen, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-assembled+human+adipose-derived+stem+cell-derived+extracellular+vesicle-functionalized+biotin-doped+polypyrrole+titanium+with+long-term+stability+and+potential+osteoinductive+ability.">Self-assembled human adipose-derived stem cell-derived extracellular vesicle-functionalized biotin-doped polypyrrole titanium with long-term stability and potential osteoinductive ability.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 11 (49), 46183-46196 (2019).</li><li>Wei, F., Li, M., Crawford, R., Zhou, Y., Xiao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exosome-integrated+titanium+oxide+nanotubes+for+targeted+bone+regeneration.">Exosome-integrated titanium oxide nanotubes for targeted bone regeneration.</a> Acta Biomaterialia. 86, 480-492 (2019).</li><li>Wang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exosomes+influence+the+behavior+of+human+mesenchymal+stem+cells+on+titanium+surfaces.">Exosomes influence the behavior of human mesenchymal stem cells on titanium surfaces.</a> Biomaterials. 230, 119571 (2020).</li><li>Lozano-Ramos, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Size-exclusion+chromatography-based+enrichment+of+extracellular+vesicles+from+urine+samples.">Size-exclusion chromatography-based enrichment of extracellular vesicles from urine samples.</a> Journal of Extracellular Vesicles. 4, 27369 (2015).</li><li>Th&#233;ry, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Minimal+information+for+studies+of+extracellular+vesicles+2018+(MISEV2018):+a+position+statement+of+the+International+Society+for+Extracellular+Vesicles+and+update+of+the+MISEV2014+guidelines.">Minimal information for studies of extracellular vesicles 2018 (MISEV2018): a position statement of the International Society for Extracellular Vesicles and update of the MISEV2014 guidelines.</a> Journal of Extracellular Vesicles. 7 (1), 1535750 (2018).</li><li>Liu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+and+characterization+of+extracellular+vesicles+from+adult+schistosoma+japonicum.">Isolation and characterization of extracellular vesicles from adult schistosoma japonicum.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (135), e57541 (2018).</li><li>JoVE. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Basic+Methods+in+Cellular+and+Molecular+Biology.+Using+a+Hemacytometer+to+Count+Cells.">Basic Methods in Cellular and Molecular Biology. Using a Hemacytometer to Count Cells.</a> JoVE Science Education Database. , (2021).</li><li>Chouirfa, H., Bouloussa, H., Migonney, V., Falentin-Daudr&#233;, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+titanium+surface+modification+techniques+and+coatings+for+antibacterial+applications.">Review of titanium surface modification techniques and coatings for antibacterial applications.</a> Acta Biomaterialia. 83, 37-54 (2019).</li><li>C&#243;rdoba, A., Monjo, M., Hierro-Oliva, M., Gonz&#225;lez-Mart&#237;n, M. L., Ramis, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioinspired+quercitrin+nanocoatings:+A+fluorescence-based+method+for+their+surface+quantification,+and+their+effect+on+stem+cell+adhesion+and+differentiation+to+the+osteoblastic+lineage.">Bioinspired quercitrin nanocoatings: A fluorescence-based method for their surface quantification, and their effect on stem cell adhesion and differentiation to the osteoblastic lineage.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 7 (30), 16857-16864 (2015).</li></ol>

Este protocolo tiene como objetivo proporcionar instrucciones claras para la funcionalización de los vehículos eléctricos en las superficies ti. El método presentado se basa en una estrategia de drop casting, que es un tipo de funcionalización de fisiorción. Existe una bibliografía deficiente con respecto a la funcionalización de los evs en las superficies de Ti, aunque hay pocos estudios que muestren diferentes ventajas al inmovilizar los EV en Ti10. De todos modos, algunas de las estrate...

Los EV son vesículas de membrana (30-200 nm) secretadas por cualquier célula y desempeñan un papel clave en la comunicación de célula a célula al entregar su carga. Contienen una variedad de biomoléculas activas que pueden incluir ácidos nucleicos, factores de crecimiento o lípidos bioactivos1. Por estas razones, los EV han sido evaluados por su uso potencial en terapias. En términos de ortopedia y regeneración ósea, se han probado evs de diferentes fuentes. Entre ellos, se ha demostrado que los EV derivados de plaquetas inducen un efecto de diferenciación sobre las células madre manteniendo un perfil citotóxico bajo2,3. Por lo tanto, se requiere más investigación para explorar la posibilidad de combinar evs con biomateriales para usarlos en la práctica clínica diaria.
Los biomateriales a base de titanio son ampliamente utilizados como andamios para intervenciones clínicas de curación ósea debido a sus propiedades mecánicas, alta biocompatibilidad y durabilidad a largo plazo4. Sin embargo, los implantes ti son un material bioinerte y, por lo tanto, presentan una escasa capacidad de unión con el tejido óseo circundante5. Por este motivo, se están estudiando modificaciones de titanio con el fin de mejorar su rendimiento consiguiendo un microambiente más funcional en su superficie4,6,7. En este sentido, los vehículos eléctricos pueden anclarse al titanio mediante interacciones químicas8 o físicas9,10. Los EV inmovilizados derivados de células madre o macrófagos potencian la bioactividad del Ti al favorecer la adhesión y proliferación celular induciendo así un efecto osteogénico8,9,10.
Este artículo se centrará en una estrategia de fundición por gota para recubrir superficies Ti con vehículos eléctricos derivados de PL en detalle. Además, evaluaremos el perfil de liberación de evs de la superficie recubierta a lo largo del tiempo y confirmaremos su biocompatibilidad celular in vitro.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0,8 &#181;m syringe filter</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>16592K</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.5 mL Centrifuge tube</td>
			<td>SPL life sciences</td>
			<td>PLC60015</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1mL syringe</td>
			<td>BD</td>
			<td>303174</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96-well culture plate</td>
			<td>SPL life sciences</td>
			<td>PLC30096</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Absolut ethanol</td>
			<td>Scharlau</td>
			<td>ET0006005P</td>
			<td>Used to prepare 20 %&#160; ethanol with Milli-Q&#174; water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AKTA purifier System</td>
			<td>GE Healthcare</td>
			<td>8149-30-0014</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Allegra X-15R Centrifuge</td>
			<td>Beckman Coutler</td>
			<td>392934</td>
			<td>SX4750A swinging rotor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge 5430 R</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>5428000210</td>
			<td>F-45-48-11 rotor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conical Tube, Conical Bottom, 50ml</td>
			<td>SPL life sciences</td>
			<td>PLC50050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cytotoxicity Detection Kit (LDH)</td>
			<td>Roche</td>
			<td>11644793001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable Syringes 10 ml</td>
			<td>Becton Dickinson</td>
			<td>BDH307736</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM Low Glucose Glutamax</td>
			<td>GIBCO</td>
			<td>21885025</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s PBS (1x)</td>
			<td>Capricorn Scientific</td>
			<td>PBS-1A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum (FBS) Embrionic Certified</td>
			<td>GIBCO</td>
			<td>16000044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filtropur S 0.2 &#181;m syringe filter</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>83.1826.001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HiPrep&#160;16/60 Sephacryl&#160;S-400 HR</td>
			<td>GE Healthcare</td>
			<td>28-9356-04</td>
			<td>Precast columns</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells (hUC-MSC)</td>
			<td>IdISBa Biobank</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nanodrop 2000 spectrophotometer</td>
			<td>ThermoFisher</td>
			<td>ND-2000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NanoSight NS300 nanoparticle tracking analysis</td>
			<td>Malvern</td>
			<td>NS300</td>
			<td>Device with embedded laser at &#955;= 532 nm and camera sCMOS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needle</td>
			<td>Terumo</td>
			<td>946077135</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitric acid 69,5%</td>
			<td>Scharlau</td>
			<td>AC16071000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optima L-100 XP Ultracentrifuge</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>8043-30-1124</td>
			<td>SW-32Ti Rotor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin-Streptomycin Solution 100X</td>
			<td>Biowest</td>
			<td>L0022</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH Test strips 4.5-10.0</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P-4536</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Platelet Lysate (PL)</td>
			<td>IdISBa Biobank</td>
			<td></td>
			<td>Obtained from&#160; buffy coats discarded after blood donation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polypropylene centrifuge tubs</td>
			<td>Beckman Coutler</td>
			<td>326823</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power wave HT</td>
			<td>BioTek</td>
			<td>10340763</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Screw cap tube, 15 ml, (Lx&#216;): 120 x 17 mm, PP, with print</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>62554502</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hidroxide</td>
			<td>Sharlau</td>
			<td>SO04251000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Titanium implants replicas</td>
			<td>Implantmedia, SA</td>
			<td>NA</td>
			<td>Titanium grade IV. Diameter: 6,2 mm. Height: 1,95 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin-EDTA 1 X</td>
			<td>Biowest</td>
			<td>L0930</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tryton X100</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>T8787</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

platelet-derived extracellular vesicle functionalization of ti implants

Las vesículas extracelulares (EV) son nanovesículas biológicas que desempeñan un papel clave en la comunicación celular. Su contenido incluye biomoléculas activas como proteínas y ácidos nucleicos, que presentan un gran potencial en medicina regenerativa. Más recientemente, los EV derivados del lisado plaquetario (PL) han demostrado una capacidad osteogénica comparable a pl. Además, los biomateriales se utilizan con frecuencia en ortopedia o restauración dental. Aquí, proporcionamos un método para funcionalizar las superficies de Ti con EV derivados de PL para mejorar sus propiedades osteogénicas.
Los EV se aíslan de PL mediante cromatografía de exclusión de tamaño, y luego las superficies de Ti se funcionalizan con PL-EV mediante fundición por gota. La funcionalización se demuestra mediante la liberación de EV y su biocompatibilidad mediante el ensayo de liberación de lactato deshidrogenasa (LDH).

El método presentado en este artículo permite obtener discos de titanio funcionalizados evs. Los vehículos eléctricos están físicamente unidos a la superficie, lo que permite una liberación sostenida en el tiempo. La cantidad de vehículos eléctricos liberados puede ser medida por NTA en los días 2, 6, 10 y 14. Las primeras mediciones, en el día 2, muestran que se liberan alrededor de 109 EV, seguidos de una liberación sostenida en el día 6 (~ 108 EV); día 10 (~107 EV) y día...

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Platelet-Derived Extracellular Vesicle Functionalization of Ti Implants

Aquí, presentamos un método para el aislamiento de vesículas extracelulares (EV) derivadas de los lisados plaquetarios (PL) y su uso para recubrir superficies de implantes de titanio (Ti). Describimos el método de recubrimiento de fundición por gota, el perfil de liberación de EV de las superficies y la biocompatibilidad in vitro de las superficies Ti recubiertas de EV.

Funcionalización de vesículas extracelulares derivadas de plaquetas de implantes ti

Extracellular Vesicles (EVs) are biological nanovesicles that play a key role in cell communication. Their content includes active biomolecules such as ...

La combinación de vesículas extracelulares con biomateriales es un enfoque deseable para los estudios de medicina regenerativa. Por lo tanto, este estudio informa de la funcionalización del titanio con EV como una herramienta práctica para la ortopedia y la regeneración ósea. La funcionalización de la fundición por gota es un método fácil y de bajo costo en comparación con otras estrategias como el atrapamiento polimérico o la unión bioquímica.Comience la funcionalización de la superficie de titanio lavando los discos de titanio con agua desionizada en un vaso de precipitados de vidrio. Luego deseche el agua antes de lavar los discos con etanol al 70%. Decantar la solución para sonicar los implantes lavados a 50 C durante cinco minutos en agua desionizada.Después de desechar el agua, incube los implantes de titanio en una solución de hidróxido de sodio al 40% a 50 C durante 10 minutos con agitación y luego sonice los implantes en agua desionizada como se ha demostrado. A continuación, realice al menos cinco lavados de los implantes con agua desionizada. Hasta que el pH sea neutro en el indicador de pH.Repita el proceso de sonicación e incubación, como se explicó anteriormente, reemplazando el hidróxido de sodio con ácido nítrico al 50%. Realice los lavados y la sonicación con agua desionizada antes de almacenar los implantes en una solución de etanol al 70%. Incubar los implantes de titanio en una solución de ácido nítrico al 30% durante 30 minutos a temperatura ambiente con una agitación suave.Después de la incubación, realice al menos cinco lavados con agua desionizada hasta que el pH sea neutro en los indicadores de pH. Luego incubar implantes de titanio durante la noche a temperatura ambiente en agua desionizada. Al día siguiente, seque los implantes al vacío a 40 C durante 10 minutos.Trabajando debajo del gabinete de cultivo celular, coloque los implantes de titanio en una placa de 96 pocillos con el lado de la máquina hacia arriba. Organice la fundición de vesículas extracelulares de EV mediante la descongelación de la solución de EV y la solución de vórtice a un pulso de tres segundos. Después de la mezcla, deposite 40 microlitros de la solución de EV en la superficie de titanio para inmovilizar un máximo de 4 x 10^ 11 EV por implante, de acuerdo con la concentración determinada por el análisis de seguimiento de nanopartículas.A continuación, coloque las placas en condiciones de vacío a 37 C durante aproximadamente dos horas o hasta que las gotas estén completamente secas. Ajuste el tiempo de secado en función del número de implantes de titanio y el agua presente en la cámara de vacío. La cantidad de vehículos eléctricos liberados de los discos de titanio se midió mediante el análisis de seguimiento de nanopartículas.El día 2, se lanzaron alrededor de 10^9 EV, seguidos de un lanzamiento sostenido en los días 6, 10 y 14. La biocompatibilidad celular in vitro de los EV de titanio se evaluó con lactato deshidrogenasa, o ensayo de liberación de LDH, a las 48 horas después de la siembra celular en los implantes. Los EV de titanio exhibieron una cantidad menor de LDH que el valor citotóxico máximo aceptado.Mientras que, el grupo de control de titanio, mostró niveles de actividad de LDH más altos. El paso más importante es el secado al vacío del implante recubierto. Es importante asegurarse de que toda el agua se evapore para obtener una fisisorción óptima.

Research

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