Controlling the Growth and Differentiation of Human Mesenchymal Stem Cells by the Arrangement of Individual Carbon Nanotubes

ACS Nano ◽  
2011 ◽  
Vol 5 (9) ◽  
pp. 7383-7390 ◽  
Author(s):  
Seon Namgung ◽  
Ku Youn Baik ◽  
Juhun Park ◽  
Seunghun Hong
Keyword(s):  
Carbon Nanotubes ◽  
Stem Cells ◽  
Mesenchymal Stem Cells ◽  
Human Mesenchymal Stem Cells

scholarly journals Cytotoxic or Not? Disclosing the Toxic Nature of Carbonaceous Nanomaterials through Nano–Bio Interactions

Materials ◽  
2020 ◽  
Vol 13 (9) ◽  
pp. 2060 ◽  
Author(s):  
Joanna Czarnecka ◽  
Marek Wiśniewski ◽  
Natalia Forbot ◽  
Paulina Bolibok ◽  
Artur P. Terzyk ◽  
...  
Keyword(s):  
Carbon Nanotubes ◽  
Stem Cells ◽  
Mesenchymal Stem Cells ◽  
Surface Chemistry ◽  
Amorphous Carbon ◽  
Human Mesenchymal Stem Cells ◽  
Single Walled Carbon ◽  
Long Term Study

The cytotoxic influence of two different carbonaceous nanomaterials on human mesenchymal stem cells (MSCs) cultured in vitro was compared in the short (1–3 days) and long term (up to 60 days). Amorphous carbon and single-walled carbon nanotubes were chosen and evaluated due to their contrasting physicochemical properties. Both materials, though supposed similarly low-toxic in basic short-term cytotoxicity assays, demonstrated dramatically different properties in the long-term study. The surface chemistry and biomolecule-adsorption capacity turned out to be crucial factors influencing cytotoxicity. We proved that amorphous carbon is able to weakly bind a low-affinity protein coat (so-called soft corona), while carbon nanotubes behaved oppositely. Obtained results from zeta-potential and adsorption measurements for both nanomaterials confirmed that a hard protein corona was present on the single-walled carbon-nanotube surface that aggravated their cytotoxic influence. The long-term exposure of the mesenchymal stem cells to carbon nanotubes, coated by the strongly bound proteins, showed a significant decrease in cell-growth rate, followed by cell senescence and death. These results are of great importance in the light of increasing nanomaterial applications in biomedicine and cell-based therapies. Our better understanding of the puzzling cytotoxicity of carbonaceous nanomaterials, reflecting their surface chemistry and interactions, is helpful in adjusting their properties when tailored for specific applications.

scholarly journals Διερεύνηση της διεπιφάνειας κυττάρων-νανοσωλήνων άνθρακα υπό στατικές και δυναμικές συνθήκες

2015 ◽  
Author(s):  
Ανθούλα Κρουστάλλη
Keyword(s):  
Carbon Nanotubes ◽  
Stem Cells ◽  
Mesenchymal Stem Cells ◽  
Human Mesenchymal Stem Cells ◽  
Multi Walled Carbon Nanotubes ◽  
Walled Carbon Nanotubes

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής, ήταν η διερεύνηση της διεπιφάνειαςανθρώπινων μεσεγχυματικών κυττάρων (Human Mesenchymal Stem Cells, hMSCs)-Νανοσωλήνων Άνθρακα Πολλαπλού Τοιχώματος (Multi Walled Carbon Nanotubes,MWCNTs) υπό στατικές και δυναμικές συνθήκες. Οι MWCNTs έχει αποδειχθεί ότι,έχουν μοναδικές ηλεκτρικές και φυσικές ιδιότητες, μηχανική αντοχή και χαμηλήπυκνότητα, χαρακτηριστικά που τους καθιστούν εξαιρετικά ελκυστικούς για τοσχεδιασμό βιοϋλικών για ορθοπαιδικές εφαρμογές.Αρχικά, μελετήθηκε η βιοσυμβατότητα των hMSCs σε επιφάνειες MWCNTs, ωςπρος την κυτταροτοξικότητα, τη μορφολογία, τον πολλαπλασιασμό, τηδιαφοροποίηση και την οργάνωση του κυτταροσκελετού. Το υπόστρωμα τωνMWCNTs ευνόησε την εξάπλωση των κυττάρων, προήγαγε τον πολλαπλασιασμόκαι προώθησε τη διαφοροποίηση των hMSCs σε οστεοβλάστες, όπως έδειξε ηέκφραση αλκαλικής φωσφατάσης, οστεοποντίνης και οστεοκαλσίνης.Μελετήθηκε η γονιδιακή έκφραση των ιντεγκρινικών υποδοχέων, υπεύθυνων γιατην προσκόλληση των κυττάρων στους MWCNTs. Με την τεχνική τουπεριστρεφόμενου δίσκου, εκτιμήθηκε η δύναμη προσκόλλησης των hMSCs στουςMWCNTs και η επίδραση της κάθε ιντεγκρίνης στη μεταβολή της δύναμηςπροσκόλλησης.Για τη διερεύνηση της απόκρισης των οστεοβλαστών στη μηχανική φόρτιση, τα προσκολλημένα κύτταρα στους MWCNTs καταπονήθηκαν για 3 και 24 ώρες, μεσύστημα μηχανικής φόρτισης βασισμένο στην Αρχή Κάμψης Τεσσάρων Σημείων.Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι, η φόρτιση επηρεάζει θετικά την έκφραση γονιδίωνπροσκόλλησης και δεικτών διαφοροποίησης.Επιπρόσθετα, μελετήθηκε η συμπεριφορά των hMSCs ως προς τηνκυτταροτοξικότητα, τον πολλαπλασιασμό, τη διαφοροποίηση, την οργάνωση τουκυτταροσκελετού και την έκφραση γονιδίων προσκόλλησης, σε τροποποιημένεςεπιφάνειες MWCNTs με υδροξυλομάδες, καρβοξυλομάδες και αμινομάδες. Τααποτελέσματα έδειξαν ότι, η αμινοτροποποιημένη επιφάνεια ευνόησε σημαντικάτην κυτταρική συμπεριφορά σε σύγκριση με τις άλλες δύο επιφάνειες. Τέλος, μελετήθηκε η επίδραση της τοπογραφίας με χρήση κάθεταευθυγραμμισμένων MWCNTs, σε σύγκριση με τυχαία προσανατολισμένουςMWCNTs. Η απόκριση των hMSCs στους κάθετα ευθυγραμμισμένους MWCNTsήταν καλύτερη σε σύγκριση με τους τυχαία προσανατολισμένους, τόσο ως προςτον πολλαπλασιασμό και τη διαφοροποίηση, όσο και ως προς την οργάνωση τουκυτταροσκελετού.Τα αποτελέσματα της διατριβής είναι υποσχόμενα για το μελλοντικό σχεδιασμόβιοϋλικών με MWCNTs, με τελικό σκοπό την εφαρμογή σε θεραπείες στις οποίεςαπαιτείται ανακατασκευή του οστού.

Proliferation and multi-differentiation potentials of human mesenchymal stem cells on thermoresponsive PDMS surfaces grafted with PNIPAAm

2010 ◽  
Vol 30 (6) ◽  
pp. 455-455 ◽  
Author(s):  
Dongyan Shi ◽  
Dan Ma ◽  
Feiqing Dong ◽  
Chen Zong ◽  
Liyue Liu ◽  
...  
Keyword(s):  
Stem Cells ◽  
Mesenchymal Stem Cells ◽  
Human Mesenchymal Stem Cells

The Effect of Link N on the Differentiation of Human Mesenchymal Stem Cells

2012 ◽  
Vol 2 (1_suppl) ◽  
pp. s-0032-1320001-s-0032-1320001
Author(s):  
F. Mwale ◽  
H. T. Wang ◽  
L. Haglund ◽  
P. J. Roughley ◽  
J. Antoniou
Keyword(s):  
Stem Cells ◽  
Mesenchymal Stem Cells ◽  
Human Mesenchymal Stem Cells

Generation of human mesenchymal stem cells lacking diabetoporosity-associated miRNAs using CRISPR/Cas9

2020 ◽  
Author(s):  
I Foessl ◽  
A Groselj-Strele ◽  
JC Piswanger-Sölkner ◽  
H Dobnig ◽  
A Fahrleitner-Pammer ◽  
...  
Keyword(s):  
Stem Cells ◽  
Mesenchymal Stem Cells ◽  
Human Mesenchymal Stem Cells
Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document