皮膚組織工学への応用を目指した非ステロイド系ナノコンポジット足場の開発

Development of NSAID-loaded nano-composite scaffolds for skin tissue engineering applications.

• Mubashra Zehra
• Azra Mehmood
• Muhammad Yar
• Lubna Shahzadi
• Sheikh Riazuddin

抄録

傷跡のない治癒と疼痛管理は、完全な厚さの創傷治癒において重要な考慮事項の一つである。広範囲の創傷は臨床的な介入なしでは治癒に時間がかかるため、迅速な皮膚再生のためには天然または人工の細胞外マトリックスのサポートが必要である。これらの問題に対処するために、キトサン、アルギン酸ナトリウム、エラスチンというバイオポリマーを独自に組み合わせ、非ステロイド性抗炎症薬（NSAID）を添加した薬用3D多孔質バイオミメティック足場が開発された。走査型電子顕微鏡(SEM),フーリエ変換赤外分光法(FTIR),膨潤率分析,劣化試験を用いて足場の物理的特徴を調べた。その結果、これらの皮膚代替材料は、ナノ細孔構造(孔径0.085-256μm)を有しており、細胞の浸潤を可能にし、創傷滲出液の管理のための高い吸水能力を有していることから、皮膚組織工学への応用に適した材料であることが明らかになった。イブプロフェンの最適投与量は、脂肪組織由来間葉系幹細胞(ASC)の増殖率に及ぼすイブプロフェン濃度の変化(対照群、ILM-10、ILM-15、ILM-20)の影響を評価することにより推定した。すべての実験群のうち、ILM-20は、播種したASCの増殖速度を促進することが確認され、その非細胞毒性の特性と、トランスレーショナルな足場療法への応用の可能性が確認された。

Scar free healing together with pain management is one of the major considerations in full thickness wound healing. Extensive wounds take longer to heal without any clinical intervention and, hence, need natural or artificial extracellular matrix support for quick skin regeneration. To address these issues, medicated 3D porous biomimetic scaffolds were developed with a unique combination of biopolymers, that is, chitosan, sodium alginate, and elastin, supplemented with a non-steroidal anti-inflammatory drug (NSAID). Scaffolds were physically characterized by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), swelling ratio analysis, and degradation studies. Findings of the performed analyses proved that these skin substitutes suitable for skin tissue engineering applications attributable to their nano-microporous structures (pore size in range of 0.085-256 μm) allowing cell infiltration and high-water absorption capacity for management of wound exudates. Optimal dose of the loaded ibuprofen was estimated by evaluating effect of variable concentrations of ibuprofen (control, ILM-10, ILM-15, and ILM-20) on adipose tissue-derived mesenchymal stem cells (ASCs) proliferation rate. Out of all experimental groups, ILM-20 constructs were found to accelerate the proliferation rate of seeded ASCs confirming their non-cytotoxic characteristics as well potential to be used for translational scaffold-based therapies.

© 2020 Wiley Periodicals LLC.