کشت لاکتوباسیلوس پلانتاروم بر روی داربست چندلایه زیست فعال حاوی پلاکت غنی از فاکتورهای رشد

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

1 گروه میکروبیولوژی، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران

2 گروه مهندسی بافت و علوم کاربردی سلولی، دانشکده فناوری‌های نوین پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، تهران، ایران

3 گروه بیوتکنولوژی، دانشکده علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده
بهبود زخم و بازسازی پوست پس از آسیب های پوستی رخ می دهد، بنابراین برای تسریع این فرآیند استفاده از پلاکت های غنی از فاکتورهای رشد(PRGF) و پروبیوتیکها به دلیل عملکرد مثبت در ترمیم زخم و فعالیت ضد باکتری آنها حائز اهمیت می باشد. ترکیب این عوامل زیستی با روشهای مهندسی بافت منجر به تولید پانسمان زخم جدید شد.PRGF از پلاسمای غنی از پلاکت به دست آمد و سپس یک داربست چند لایه روی هم با استفاده از فیبرپلی اورتان(PU) ،PRGF و فیبر ژلاتین به روش الکتروریسی ساخته شد. تست‌های میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، کشش و زاویه تماس با آب برای ارزیابی ویژگی‌های داربست‌ها انجام شد. سلول‌های بنیادی مزانشیمی از چربی انسان (hAMSCs) استخراج شد و به همراه سلول‌های فیبروبلاست (HU-02) به عنوان سلول های co-culture با لاکتوباسیلوس پلانتاروم(L.plantarum) روی داربست‌ها با یا بدون حضور PRGF کشت داده شدند تا زنده‌مانی، سمیت و تکثیر سلولها مورد ارزیابی قرار گیرد و سرانجام فعالیت ضد باکتریایی L.plantarum مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمون MTT بعد از 14 روز نشان داد کهPRGF و L.plantarum اثر مثبت معنی‌داری بر زنده‌مانی و تکثیر سلول‌های co-culture داشتند. عکس های SEM

چسبندگی و تکثیر سلول‌ها و باکتری‌ها را روی داربست‌ها تا ۲۱ روز نشان داد. تست انتشار- آگار تاثیر ضد باکتریایی L.plantarum را با ایجاد هاله عدم رشد به ترتیب در باکتریهای سودوموناس آئروجینوزا، سالمونلا تایفی موریوم، استافیلوکوکوس اورئوس و اشریشیا کلی تایید کرد. داربست چند لایه ای فعلی پانسمان زخم مناسب برای اتصال، تکثیر سلولی می باشد و از عفونت زخم جلوگیری می کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


1. Esmaeili E, Eslami-Arshaghi T, Hosseinzadeh S, Elahirad E, Jamalpoor Z, Hatamie S, et al. The biomedical potential of cellulose acetate/polyurethane nanofibrous mats containing reduced graphene oxide/silver nanocomposites and curcumin: Antimicrobial performance and cutaneous wound healing. International journal of biological macromolecules. 2020;152:418-27.
2. Sheikholeslam M, Wright ME, Cheng N, Oh HH, Wang Y, Datu AK, et al. Electrospun polyurethane–gelatin composite: a new tissue-engineered scaffold for application in skin regeneration and repair of complex wounds. ACS Biomaterials Science & Engineering. 2019;6(1):505-16.
3. Salaran M, Oryan A, Nikahval B, Kamali A, Ghaemi M, Abbasi-Teshnizi F, et al. Topical application of Lactobacillus plantarum on burn wound healing in diabetic rats. Iranian Journal of Veterinary Surgery. 2019;14(1):60-72.
4. Cinque B, La Torre C, Melchiorre E, Marchesani G, Zoccali G, Palumbo P, et al. Use of probiotics for dermal applications. Probiotics. 2011:221-41.
5. Lash BW, Mysliwiec TH, Gourama H. Detection and partial characterization of a broad-range bacteriocin produced by Lactobacillus plantarum (ATCC 8014). Food Microbiology. 2005;22(2-3):199-204.
6. Vinderola G, Perdigón G, Duarte J, Farnworth E, Matar C. Effects of the oral administration of the exopolysaccharide produced by Lactobacillus kefiranofaciens on the gut mucosal immunity. Cytokine. 2006;36(5-6):254-60.
7. Chabot S, Yu H-L, De Léséleuc L, Cloutier D, Van Calsteren M-R, Lessard M, et al. Exopolysaccharides from Lactobacillus rhamnosus RW-9595M stimulate TNF, IL-6 and IL-12 in human and mouse cultured immunocompetent cells, and IFN-$gamma $ in mouse splenocytes. Le Lait. 2001;81(6):683-97.
8. Schiraldi C, Valli V, Molinaro A, Carteni M, De Rosa M. Exopolysaccharides production in Lactobacillus bulgaricus and Lactobacillus casei exploiting microfiltration. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. 2006;33(5):384-90.
9. Oda M, Hasegawa H, Komatsu S, Kambe M, Tsuchiya F. Anti-tumor Polysaccharide from Lactobacillussp. Agricultural and Biological Chemistry. 1983;47(7):1623-5.
10. Piran M, Shiri M, Soufi Zomorrod M, Esmaeili E, Soufi Zomorrod M, Vazifeh Shiran N, et al. Electrospun triple‐layered PLLA/gelatin. PRGF/PLLA scaffold induces fibroblast migration. Journal of cellular biochemistry. 2019;120(7):11441-53.
11. Illescas-Montes R, Melguizo-Rodríguez L, García-Martínez O, de Luna-Bertos E, Manzano-Moreno FJ, Ruiz C, et al. Human fibroblast gene expression modulation using 940 NM diode laser. Scientific reports. 2019;9(1):1-7.
12. Golchin A, Hosseinzadeh S, Jouybar A, Staji M, Soleimani M, Ardeshirylajimi A, et al. Wound healing improvement by curcumin‐loaded electrospun nanofibers and BFP‐MSCs as a bioactive dressing. Polymers for Advanced Technologies. 2020;31(7):1519-31.
13. Heo DN, Yang DH, Lee JB, Bae MS, Kim JH, Moon SH, et al. Burn-wound healing effect of gelatin/polyurethane nanofiber scaffold containing silver-sulfadiazine. Journal of biomedical nanotechnology. 2013;9(3):511-5.
14. Kim SE, Heo DN, Lee JB, Kim JR, Park SH, Jeon SH, et al. Electrospun gelatin/polyurethane blended nanofibers for wound healing. Biomedical Materials. 2009;4(4):044106.
15. Guan J, Fujimoto KL, Sacks MS, Wagner WR. Preparation and characterization of highly porous, biodegradable polyurethane scaffolds for soft tissue applications. Biomaterials. 2005;26(18):3961-71.
16. Anitua E, Tejero R, Zalduendo MM, Orive G. Plasma rich in growth factors promotes bone tissue regeneration by stimulating proliferation, migration, and autocrine secretion in primary human osteoblasts. Journal of Periodontology. 2013;84(8):1180-90.
17. Eskandarinia A, Kefayat A, Agheb M, Rafienia M, Baghbadorani MA, Navid S, et al. A novel bilayer wound dressing composed of a dense polyurethane/propolis membrane and a biodegradable polycaprolactone/gelatin nanofibrous scaffold. Scientific reports. 2020;10(1):1-15.
18. Safikhani MM, Zamanian A, Ghorbani F, Asefnejad A, Shahrezaee M. Bi-layered electrospun nanofibrous polyurethane-gelatin scaffold with targeted heparin release profiles for tissue engineering applications. Journal of Polymer Engineering. 2017;37(9):933-41.
19. Jeong SI, Jun ID, Choi MJ, Nho YC, Lee YM, Shin H. Development of electroactive and elastic nanofibers that contain polyaniline and poly (L‐lactide‐co‐ε‐caprolactone) for the control of cell adhesion. Macromolecular bioscience. 2008;8(7):627-37.
20. Costello CM, Sorna RM, Goh Y-L, Cengic I, Jain NK, March JC. 3-D intestinal scaffolds for evaluating the therapeutic potential of probiotics. Molecular pharmaceutics. 2014;11(7):2030-9.
21. Duan H, Feng B, Guo X, Wang J, Zhao L, Zhou G, et al. Engineering of epidermis skin grafts using electrospun nanofibrous gelatin/polycaprolactone membranes. International journal of nanomedicine. 2013;8:2077.
22. Diaz-Gomez L, Alvarez-Lorenzo C, Concheiro A, Silva M, Dominguez F, Sheikh FA, et al. Biodegradable electrospun nanofibers coated with platelet-rich plasma for cell adhesion and proliferation. Materials Science and Engineering: C. 2014;40:180-8.
23. Hall MP, Band PA, Meislin RJ, Jazrawi LM, Cardone DA. Platelet-rich plasma: current concepts and application in sports medicine. JAAOS-Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons. 2009;17(10):602-8.
24. Asong J, Wolfert MA, Maiti KK, Miller D, Boons G-J. Binding and cellular activation studies reveal that Toll-like receptor 2 can differentially recognize peptidoglycan from Gram-positive and Gram-negative bacteria. Journal of Biological Chemistry. 2009;284(13):8643-53.
25. Yuan T, Zhang C-Q, Tang M-J, Guo S-C, Zeng B-F. Autologous platelet-rich plasma enhances healing of chronic wounds. Wounds. 2009;21(10):280-5.
26. Ranjbarvan P, Soleimani M, Samadi Kuchaksaraei A, Ai J, Faridi Majidi R, Verdi J. Skin regeneration stimulation: the role of PCL‐platelet gel nanofibrous scaffold. Microscopy research and technique. 2017;80(5):495-503.
27. Ming L, Zhang Q, Le Yang J-AH. Comparison of antibacterial effects between antimicrobial peptide and bacteriocins isolated from Lactobacillus plantarum on three common pathogenic bacteria. International journal of clinical and experimental medicine. 2015;8(4):5806.
28. Dalcanton F, Carrasco E, Pérez-Rodríguez F, Posada-Izquierdo GD, Falcão de Aragão GM, García-Gimeno RM. Modeling the combined effects of temperature, pH, and sodium chloride and sodium lactate concentrations on the growth rate of Lactobacillus plantarum ATCC 8014. Journal of Food Quality. 2018;2018.
29. Nasrabadi MH, Aboutalebi H, Ebrahimi MT, Zahedi F. The healing effect of Lactobacillus plantarum isolated from Iranian traditional cheese on gastric ulcer in rats. African Journal of Pharmacy and Pharmacology. 2011;5(12):1446-51.
30. González A, Sabio L, Hurtado C, Ramírez‐Rodríguez GB, Bansal V, Delgado‐López JM, et al. Entrapping Living Probiotics into Collagen Scaffolds: A New Class of Biomaterials for Antibiotic‐Free Therapy of Bacterial Vaginosis. Advanced Materials Technologies. 2020;5(7):2000137.
31. Vahabi S, Vaziri S, Torshabi M, Esfahrood ZR. Effects of plasma rich in growth factors and platelet-rich fibrin on proliferation and viability of human gingival fibroblasts. Journal of dentistry (Tehran, Iran). 2015;12(7):504.
32. Piran M, Vakilian S, Piran M, Mohammadi-Sangcheshmeh A, Hosseinzadeh S, Ardeshirylajimi A. In vitro fibroblast migration by sustained release of PDGF-BB loaded in chitosan nanoparticles incorporated in electrospun nanofibers for wound dressing applications. Artificial cells, nanomedicine, and biotechnology. 2018;46(sup1):511-20.