داربست کلاژن-هیدروکسی آپاتیت حامل پلیمرزوم های بارگذاری شده با دی متیل اگزالیل گلایسین و هدفمند شده با پپتید bmp-2 جهت مهندسی بافت استخوان

مقدمه: درمان شکستگی‌های استخوانی ترمیم‌ناپذیر یکی از چالش‌های پزشکی است؛ زیرا نه بافت استخوانی می‌تواند بازسازی شود و نه روش‌های بازسازی فعلی موثر هستند. پیشرفت‌های نوظهور در زمینه نانوتکنولوژی به توسعه مواد جدید، داربست‌ها و استراتژی‌های دارورسانی برای ترمیم بافت‌های آسیب‌دیده منجر شده است. هدف از این مطالعه فراهم کردن شرایط مشابه ماتریکس خارج‌سلولی با ساخت داربست کلاژن هیدروکسی آپاتیت و بارگیری آن با حامل‌های پلیمرزومی حامل دی‌متیل‌اگزالیل‌گلایسین (dmog) و هدفمندشده با پپتید bmp-2 به‌منظور تسریع و افزایش تمایز سلول‌های بنیادی مزانشیمی به استخوان است.روش کار: در این مطالعه، نانوذرات پلیمرزومی حامل dmog و هدفمندشده با پپتید bmp-2 تهیه شد. خصوصیات فیزیکوشیمیایی نانوذرات ارزیابی شد. سپس، درون داربست‌هایی از جنس کلاژن نانوهیدروکسی آپاتیت بارگیری شد و میزان بیان ژن‌های استئوژنیک ocn، opn و ژن‌های آنژیوژنیک vcam،  vwf، kdr  در سلول‌های بنیادی مزانشیمی بررسی شد.یافته‌ها: بار سطحی و اندازه ذره‌ای نانوذرات سنتزشده به‌‌ترتیب، 6- و 141 نانومتر بود. نانوذرات 35 درصد از dmog بارگیری‌شده را طی 30 روز و به‌صورت آهسته، آزاد کردند. نتایج بررسی بیان ژن‌های ocn و  opn نشان داد که میزان بیان این دو ژن در سلول‌هایی که در معرض پلیمرزوم‌های هدفمندشده با پپتید bmp-2 بودند، در مقایسه با پلیمرزوم‌های غیرهدفمند به‌ترتیب، 27 و 2 برابر بود. نتایج بررسی میزان بیان ژن‌های آنژیوژنیک نیز نشان داد که میزان بیان ژن‌های آنژیوژنیک vcam، vwf ،kdr  در پلیمرزوم‌های هدفمند نسبت به انواع غیرهدفمند به‌ترتیب، 11/7، 12/8 و 2/17 برابر بود.نتیجه‌گیری: چنین به ‌نظر می‌رسد که فراهم کردن محیط شبیه ماتریکس خارج‌سلولی استخوانی با کنار هم قرار دادن داربست استئومیمتیک کلاژن نانوهیدروکسی آپاتایت، فاکتور آنژیوژنیک dmog و فاکتور استئوژنیک bmp-2 می‌تواند در تسریع و افزایش تمایز سلول‌های بنیادی مزانشیمی از سلول‌های استخوانی موثر باشد.

collagen-hydroxyapatite scaffold platform incorporating dimethyloxalylglycine loaded polymersomes decorated with bmp-2 peptide for bone tissue engineering

introduction: recent advances in the field of nanotechnology have led to the development of platforms for healing or repairing damaged tissues. the present study aimed to provide a bone extracellular matrix (ecm) mimetic platform made of hydroxyapatite and collagen loaded with nanopolymersomes encapsulating dimethyloxalylglycine (dmog) and decorated with bmp-2 peptide in order to accelerate and increase the differentiation of mesenchymal stem cells to bone tissue.method: in this study, polymersome nanoparticles carrying dmog and targeted with bmp-2 peptide were prepared. the physicochemical properties of nanoparticles were evaluated. thereafter, it was loaded into collagen-nanohydroxyapatite scaffolds and the expression levels of osteogenic genes ocn and opn and angiogenic genes vcam, vwf, and kdr were checked in mesenchymal stem cells.results: the surface charge and particle size of the synthesized nanoparticles were reported as -6 mv and 141 nm, respectively. the nanoparticles were able to slowly release 35% of the loaded dmog within 30 days. the results demonstrated that the expression levels of ocn and opn genes in cells exposed to polymersomes targeted with bmp-2 peptide were 27 and 2 times more than those of non-targeted polymersomes, respectively. in addition, the expression of angiogenic genes, vwf, kdr, and vcam, displayed a significant increase in targeted polymersomes compared to the non-targeted types (11.7-, 12.8-, and 2.17-fold, respectively).conclusion: it seems that providing an environment similar to the bone ecm by combining an osteomimetic scaffold made of collagen-nanohydroxyapatite, dmog as an angiogenic factor, and bmp-2 as the osteogenic factor can be effective in accelerating and increasing the differentiation of mesenchymal stem cells into osteoblasts.