Cryo scanning probe nanotomography study of the structure of alginate microcarriers

Ефимов, А. Е.; Agapova, O. I.; Safonova, L. A.; Bobrova, M. M.; Volkov, Alexey; Khamkhash, Laura; Агапов, И. И.

doi:10.1039/c6ra26516b

Cited by 9 publications

(9 citation statements)

References 51 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The structure analysis of all the constructions was investigated using SEM and SPNT [40]. SEM revealed micro-and nano-reliefs in the form of roughnesses on the surface of the films [27].…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

A Comparative Analysis of the Structure and Biological Properties of Films and Microfibrous Scaffolds Based on Silk Fibroin

et al. 2021

View full text Add to dashboard Cite

A comparative analysis of the structure and biological properties of silk fibroin constructions was performed. Three groups of constructions were obtained: films obtained by casting an aqueous solution of silk fibroin and electrospun microfibrous scaffolds based on silk fibroin, with the addition of 30% gelatin per total protein weight. The internal structures of the films and single fibers of the microfibrous scaffolds consisted of densely packed globule structures; the surface area to volume ratios and volume porosities of the microfibrous scaffolds were calculated. All constructions were non-toxic for cells and provide high levels of adhesion and proliferation. The high regenerative potential of the constructions was demonstrated in a rat full-thickness skin wound healing model. The constructions accelerated healing by an average of 15 days and can be considered to be promising constructions for various tasks of tissue engineering and regenerative medicine.

show abstract

“…The structure analysis of all the constructions was investigated using SEM and SPNT [40]. SEM revealed micro-and nano-reliefs in the form of roughnesses on the surface of the films [27].…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

A Comparative Analysis of the Structure and Biological Properties of Films and Microfibrous Scaffolds Based on Silk Fibroin

et al. 2021

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…It should be noted that a three-dimensional micro-and nanostructure (a system of micro-and nanopores, micro-and nanofibers) of biocompatible scaffolds is crucial for the effectiveness of their utilization for replacing of damaged areas or lost organs and tissues [41,42]. The scanning probe nanotomography (SPNT) method, which is based on the combination of ultramicrotomy techniques with sequential analysis of the nanoscale surface structure after a section by scanning probe microscopy, allows studying of the native three-dimensional micro-and nanostructure of biomaterials with a resolution of nanometers [43,44].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Relation between micro- and nanostructure features and biological properties of the decellularized rat liver

Bobrova¹,

Safonova²,

Ефимов³

et al. 2021

Biomed. Mater.

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Organ decellularization is one of the promising technologies of regenerative medicine, which allows obtaining cell-free extracellular matrix (ECM), which provide preservation of the composition, architecture, vascular network and biological activity of the ECM. The method of decellularization opens up wide prospects for its practical application not only in the field of creating full-scale bioengineered structures, but also in the manufacture of vessels, microcarriers, hydrogels, and coatings. The main goal of our work was the investigation of structure and biological properties of lyophilized decellularized Wistar rat liver fragments (LDLFs), as well as we assessed the regenerative potential of the obtained ECM. We obtained decellularized liver of a Wistar rat, the vascular network and the main components of the ECM of tissue were preserved. H&E staining of histological sections confirmed the removal of cells. DNA content of ECM is equal to 0.7% of native tissue DNA content. Utilizing scanning probe nanotomogrphy method, we showed sinuous, rough topography and highly nanoporous structure of ECM, which provide high level of mouse 3T3 fibroblast and Hep-G2 cells biocompatibility. Obtained LDLF had a high regenerative potential, which we studied in an experimental model of a full-thickness rat skin wound healing: we observed the acceleration of wound healing by 2.2 times in comparison with the control.

show abstract

“…Так, использование крио-СЗНТ дало возмож-ность выполнить трехмерный анализ и оценить параметры трехмерной морфологии микрочастиц межклеточного матрикса печени крысы, адгезиро-ванных на поверхности сферических альгинатных микроносителей, а также параметры морфологии поверхности немодифицированных микрочастица-ми сферических альгинатных микроносителей [29].…”

Section: Three-dimensional Analysis Of Micro-and Nanostructure Of Biounclassified

“…Подробно методы получения микрочастиц де-целлюляризованной ткани печени крысы породы Wistar, получения альгинатных сферических мик-роносителей при помощи инкапсуляции и модифи-кации микроносителей микрочастицами децеллю-ляризованной ткани описаны в [29].…”

Section: Three-dimensional Analysis Of Micro-and Nanostructure Of Biounclassified

“…Ранее оценка адгезии клеток культуры Hep G2 на модифицированные и немодифицированные альги-натные микроносители показала, что на модифици-рованные микроносители адгезируется в среднем примерно в 7 раз больше клеток, чем на немоди-фицированные [29]. Наблюдаемое существенное увеличение адгезии клеток может быть вызывать-ся двумя причинами.…”

Section: результаты и обсуждениеunclassified

See 1 more Smart Citation

Three-dimensional analysis of micro- and nanostructure of biomaterials and cells by method of scanning probe nanotomography

Ефимов

Agapova

Safonova

et al. 2018

RJTAO

View full text Add to dashboard Cite

1 Лаборатория бионанотехнологий, ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России, Москва, Российская Федерация 2 Биологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Российская Федерация Цель. Провести трехмерный анализ микро-и наноструктуры и количественных морфологических па-раметров альгинатных сферических клеточных микроносителей и макроносителей на основе регенери-рованного шелка, модифицированных микрочастицами межклеточного матрикса децеллюляризованной печени крысы, а также клеток гепатокарциномы человека HepG2, адгезированных на микро-и макро-носители. Материалы и методы. Трехмерные пористые матриксы из регенерированного шелка, полу-ченные методом выщелачивания, и сферические альгинатные микроносители, полученные методом ин-капсуляции, были витализированы клетками гепатокарциномы человека HepG2. Изучение трехмерной структуры клеток и микро-и макроносителей производилось при температуре -120 °С методом ска-нирующей зондовой крионанотомографии при помощи экспериментальной установки, объединяющей криоультрамикротом и сканирующий зондовый микроскоп. Результаты. Получены трехмерные нано-томографические реконструкции клеток HepG2, адгезированных на стенку макропоры матрикса из ре-генерированного шелка и на сферический альгинатный микроноситель. Определены морфологические параметры поверхностей макро-и микроносителей и адгезированных клеток: средняя шероховатость, удельная эффективная площадь и длина автокорреляции. Установлено, что средняя шероховатость по-верхности альгинатных микроносителей составляет 76,4 ± 7,5 нм, а средняя шероховатость поверхности стенки макроносителя на основе регенерированного шелка -133,8 ± 16,2 нм, в то время как средняя шероховатость внешних поверхностей клеток, адгезированных на микро-и макроносители, составляет 118,5 ± 9,0 и 158,8 ± 21,6 нм соответственно. Получены трехмерные реконструкции внутриклеточных компартментов размером от 140 до 500 нм. Выводы. Полученные в результате исследования количест-венные характеристики морфологии поверхностей клеточных носителей и адгезированных на них клеток позволяют исследовать корреляцию морфологических параметров поверхностей клеточных носителей и их биологические свойства. Использование метода сканирующей зондовой крионанотомографии для трехмерного анализа структуры и характеристик биоматериалов, клеток и биоискусственных клеточных конструкций позволит повысить эффективность разработок по созданию новых клеточно-инженерных конструкций с заданными физико-химическими и биологическими характеристиками для задач тканевой инженерии и регенеративной медицины.Ключевые слова : альгинат, фиброин, биоматериалы, клетки HepG2, биосовместимые матриксы, сканирущая зондовая нанотомография.

show abstract

Cryo scanning probe nanotomography study of the structure of alginate microcarriers

Abstract: Nanostructure of microparticles of decellularized rat liver ECM on spherical alginate hydrogel microcarriers is analyzed by cryo scanning probe nanotomography.

Cited by 9 publications

References 51 publications

A Comparative Analysis of the Structure and Biological Properties of Films and Microfibrous Scaffolds Based on Silk Fibroin

A Comparative Analysis of the Structure and Biological Properties of Films and Microfibrous Scaffolds Based on Silk Fibroin

Relation between micro- and nanostructure features and biological properties of the decellularized rat liver

Three-dimensional analysis of micro- and nanostructure of biomaterials and cells by method of scanning probe nanotomography

Contact Info

Product

Resources

About