Nanomaterials for cartilage tissue engineering

Chung, Eun Ji; Shah, Nirav A.; Shah, Ramille N.

doi:10.1533/9780857097231.2.301

Cited by 3 publications

(5 citation statements)

References 161 publications

(107 reference statements)

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…The superficial (tangential) zone (10–20%) has an ECM consisting of COL fibrils of 30–35 nm in diameter (86%), tightly packed and oriented parallel to the articular surface, mainly represented by COL types II (60–70%) and IX, and minimal proteoglycan content, such as aggrecan (5–15%) [ 2 , 31 , 42 ]. The synovial fluid present in the cartilage overlaying zone consists of a high proportion of water (70–84%), hyaluronic acid, and lubricin, a splice form of proteoglycan 4, enabling the gliding surface [ 37 , 41 , 43 ].…”

Section: Osteochondral Tissue and Associated Defectsmentioning

confidence: 99%

“…The chondrocytes in this zone exhibit small and circular morphology (flattened ellipsoid) and lie parallel to the surface [ 41 , 43 ] and show distinct spatial patterns as single cells, pairs, clusters, or strings, depending on the joint type [ 44 ]. They also present the properties of mesenchymal stem cells [ 45 ].…”

Section: Osteochondral Tissue and Associated Defectsmentioning

confidence: 99%

“…Partial thickness defects of the articular cartilage do not reach down to the subchondral bone and fail to heal spontaneously, due to the fact that they do not have access to the progenitor cells from the bone marrow space [ 43 , 52 ]. In mature tissue, a limited repair process takes place at the defect situs, immediately after the injury.…”

Section: Osteochondral Tissue and Associated Defectsmentioning

confidence: 99%

See 2 more Smart Citations

Progress in Composite Hydrogels and Scaffolds Enriched with Icariin for Osteochondral Defect Healing

Oprita

Iosăgeanu

Crăciunescu

2022

Gels

View full text Add to dashboard Cite

Osteochondral structure reconstruction by tissue engineering, a challenge in regenerative medicine, requires a scaffold that ensures both articular cartilage and subchondral bone remodeling. Functional hydrogels and scaffolds present a strategy for the controlled delivery of signaling molecules (growth factors and therapeutic drugs) and are considered a promising therapeutic approach. Icariin is a pharmacologically-active small molecule of prenylated flavonol glycoside and the main bioactive flavonoid isolated from Epimedium spp. The in vitro and in vivo testing of icariin showed chondrogenic and ostseoinductive effects, comparable to bone morphogenetic proteins, and suggested its use as an alternative to growth factors, representing a low-cost, promising approach for osteochondral regeneration. This paper reviews the complex structure of the osteochondral tissue, underlining the main aspects of osteochondral defects and those specifically occurring in osteoarthritis. The significance of icariin’s structure and the extraction methods were emphasized. Studies revealing the valuable chondrogenic and osteogenic effects of icariin for osteochondral restoration were also reviewed. The review highlighted th recent state-of-the-art related to hydrogels and scaffolds enriched with icariin developed as biocompatible materials for osteochondral regeneration strategies.

show abstract

Section: Osteochondral Tissue and Associated Defectsmentioning

confidence: 99%

Section: Osteochondral Tissue and Associated Defectsmentioning

confidence: 99%

Section: Osteochondral Tissue and Associated Defectsmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Progress in Composite Hydrogels and Scaffolds Enriched with Icariin for Osteochondral Defect Healing

Oprita

Iosăgeanu

Crăciunescu

2022

Gels

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…However, hydrogels based on collagen type II were found to have a better effect on chondrogenesis of encapsulated MSCs in comparison to type I gels [Chung et al, 2013].…”

Section: Collagen Hydrogelsmentioning

confidence: 91%

“…According to Zhao et al, "this crosslinked network is hydrated with 70% water and provides the mechanical strength and shape of cartilages during articulation" [Zhao et al, 2013]. Collagen type I and II can be used for cartilage tissue engineering applications providing internal cell binding motifs and nanoarchitecture [Chung et al, 2013;Zhao et al, 2013].…”

Section: Collagen Hydrogelsmentioning

confidence: 99%

Ενέσιμες Υδροπηκτές Με Βάση Το Υαλουρονικό Οξύ Για Επιδιόρθωση Του Αρθρικού Χόνδρου

Tsanaktsidou¹,

Τσανακτσίδου²

View full text Add to dashboard Cite

Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η ανάπτυξη ενέσιμων υδροπηκτών με βάση το υαλουρονικό οξύ για την επιδιόρθωση χόνδρινων ατελειών. Οι ήδη υπάρχουσες τεχνικές για τη θεραπεία χόνδρινων ατελειών είναι επεμβατικές και παρουσιάζουν περιορισμούς σχετικά με τη γεωμετρία και το μέγεθος του τραύματος. Επομένως, υπάρχει μεγάλη ανάγκη για την ανάπτυξη μη επεμβατικών θεραπειών με βάση τις αρχές της μηχανικής ιστών. Βάσει των παραπάνω, μελετήθηκε η ανάπτυξη ενέσιμων υδροπηκτών μεθακρυλιωμένου υαλουρονικού οξέος (MeHA), που συντέθηκαν με δύο διαφορετικές μεθόδους δικτύωσης. Πιο συγκεριμένα, ένα σύστημα εκκινητών οξείδωσης-αναγωγής υπερθειικού αμμωνίου και Ν,Ν,Ν,Ν’-τετραμεθυλοδιαμίνης και ένα πεπτίδιο που διασπάται ενζυμικά από τη μεταλλοπρωτεϊνάση θεμέλιας ουσίας 7 χρησιμοποιήθηκαν για τον σχηματισμό υδροπηκτών με βάση το μεθακρυλιωμένο υαλουρονικό οξύ. Κατά τη διάρκεια της παρούσας μελέτης αξιολογήθηκε πειραματικά η επίδραση του μοριακού βάρους του υαλουρονικού οξέος, του βαθμού μεθακρυλίωσης, και της τροποποίησης του μεθακρυλιωμένου υαλουρονικού οξέος χρησιμοποιώντας ένα πεπτίδιο προσκόλλησης θειικής χονδροϊτίνης (CS), ως προς τις ιδιότητες των υδροπηκτών. Όσον αφορά τη χρήση του πεπτιδίου που διασπάται ενζυμικά από τη μεταλλοπρωτεϊνάση θεμέλιας ουσίας 7 ως μέσο δικτύωσης, παρατηρήθηκε ότι με την αύξηση της συγκέντρωσης του πεπτιδίου, ο χρόνος έναρξης σχηματισμού της υδροπηκτής και ο ρυθμός διάσπασης των συντιθεμένων υδροπηκτών μειώνονται, ενώ το μέτρο αποθήκευσής τους (G’) αυξάνεται. Η χρήση του CS-MeHA ως λειτουργικό μακρομερές είχε ως αποτέλεσμα την καθυστέρηση της έναρξης σχηματισμού των υδροπηκτών και τη δημιουργία μαλακών υδροπηκτών. Τέλος, η αντίδραση δικτύωσης σε θρεπτικό μέσο ανάπτυξης κυττάρων έδειξε ότι το G’ της σχηματιζόμενης υδροπηκτής αυξάνεται σε βαθμό που θα μπορούσε να ευνοήσει τη διαφοροποίηση ανθρώπινων μεσεγχυματικών βλαστικών κυττάρων (hMSCs) σε χονδροκύτταρα. Την επιτυχή ανάπτυξη ενέσιμων υδροπηκτών με χρήση πεπτιδίου που διασπάται ενζυμικά από τη μεταλλοπρωτεϊνάση θεμέλιας ουσίας 7 ως μέσο δικτύωσης, ακολούθησε η ενσωμάτωση σε αυτές ανθρώπινων μεσεγχυματικών βλαστικών κυττάρων, ή χονδροκυττάρων, σε χαμηλή συγκέντρωση. Οι υδροπηκτές MeHA και CS-MeHA, στις οποίες ενσωματώθηκαν hMSCs, καλλιεργήθηκαν είτε σε θρεπτικό μέσο βλαστοκυττάρων είτε σε χονδρογονικό μέσο και εκτιμήθηκαν σχετικά με την ικανότητά τους να προάγουν τη διαφοροποίηση των hMSCs ως προς έναν χονδρογονικό και/ή υπερτροφικό φαινότυπο, καθώς και ως προς την ικανότητά τους να διατηρούν τη βιωσιμότητα των ενσωματωμένων κυττάρων. Παρατηρήθηκε ότι οι υδροπηκτές MeHA και CS-MeHA παρέχουν ένα κατάλληλο περιβάλλον για την ανάπτυξη και τον πολλαπλασιασμό των hMSCs. Αύξηση των χονδρογονικών δεικτών παρατηρήθηκε και στην περίπτωση των υδροπηκτών CS-MeHA υποδεικνύοντας τη θετική επίδραση του πεπτιδίου προσκόλλησης θειικής χονδροϊτίνης στη χονδρογονική διαφοροποίηση των hMSCs. Ωστόσο, η χρήση χονδρογονικού μέσου κρίθηκε απαραίτητη για την επίτευξη χονδρογένεσης πλήρους εύρους. Τέλος, υδροπηκτές MeHA, στις οποίες ενσωματώθηκαν χονδροκύτταρα, καλλιεργήθηκαν σε μια ex vivo οστεοχόνδρινη πλατφόρμα και αξιολογήθηκαν σχετικά με την ικανότητά τους να σχηματίζουν χόνδρινη εξωκυττάρια θεμέλια ουσία. Κατά την δέκατη τέταρτη ημέρα της ex vivo καλλιέργειας παρατηρήθηκε κατανομή γλυκοζαμινογλυκανών και ανάπτυξη συστάδων χονδροκυττάρων σε ισογενείς ομάδες τα οποία αποτελούν χαρακτηριστικό της μορφολογίας του υαλώδους χόνδρου.

show abstract

On the influence of graphene oxide and hydroxyapatite modification on alginate-based hydrogel matrix: thermal, physicochemical, and biological considerations

Lach,

Skoczeń,

Ordon

et al. 2024

J Therm Anal Calorim

View full text Add to dashboard Cite

Sodium alginate (SA) hydrogels with an addition of graphene oxide (GO) and hydroxyapatite (HAp) crosslinked by calcium chloride solution were investigated as potential materials for osteochondral tissue regeneration. The influence of various ratios of the nanoadditives in the natural derived polymer matrix on the thermal, physiochemical and biological properties was studied. Two thermal characterization methods (DSC and TGA) were employed to examine the thermal properties of the materials and provide information regarding the different types of water within the hydrogel structure. These parameters are crucial for the assessing and understanding of the adsorption/desorption processes in hydrogels and also impact their biocompatibility. The effect of GO and HAp addition on thermal characteristics of alginate hydrogel is reported, as well as the nanoadditives polymer chains interaction, as evidenced by FTIR results. The compression test confirmed that the nanoadditives, uniformly dispersed in the polymer matrix, improved the mechanical properties of the hydrogels, but only up to a certain content of additives. The composite hydrogels exhibited a very low friction coefficient. Both GO and HAp also enhanced chemical stability of alginate hydrogels under in vitro conditions. Biological assays demonstrated that most of the tested hydrogel extracts were not cytotoxic to hUC-MSCs, but they can affect the proliferation rate of the cells. Developed materials may present an intriguing alternative for osteochondral tissue regeneration.

show abstract

Nanomaterials for cartilage tissue engineering

Cited by 3 publications

References 161 publications

Progress in Composite Hydrogels and Scaffolds Enriched with Icariin for Osteochondral Defect Healing

Progress in Composite Hydrogels and Scaffolds Enriched with Icariin for Osteochondral Defect Healing

Ενέσιμες Υδροπηκτές Με Βάση Το Υαλουρονικό Οξύ Για Επιδιόρθωση Του Αρθρικού Χόνδρου

On the influence of graphene oxide and hydroxyapatite modification on alginate-based hydrogel matrix: thermal, physicochemical, and biological considerations

Contact Info

Product

Resources

About