Plant virus nanoparticle (VNP) is a useful platform with biocompatibility and versatile monodisperse protein structures that can be engineered with bioactive cues, offering opportunities to functionalize bioinert hydrogels for tissue engineering. The hypothesis in this study was that osteogenesis of human mesenchymal stem cells (hMSCs) and biomineralization could be enhanced by incorporating VNPs, which were engineered with osteogenesis-associated or cell-adhesive peptides, into cell-laden hydrogels. Cellular responses to VNPs were examined in both 2D and 3D cultures, including VNP-cell distribution, cell attachment, morphology, and osteogenesis. VNP-laden agarose or agarose-collagen hydrogels were characterized in terms of release rate, mineralization effect, mechanical properties, and usage as bioink. The results revealed enhanced osteogenic differentiation when cells were cultured on VNP-coated surfaces, and attachment of VNPs to cells as well as at least 84 % of VNP retention were observed in hydrogels. Mineralization effect was pronounced in VNP-laden hydrogels, which also demonstrated the superiority of the enriched peptides on VNPs over free peptides and VNPs with fewer peptides. Finally, VNP-laden hydrogels showed good bioprinting reproducibility. Prospectively, VNPs could be conjugated with vasculogenesis-inducing factors, thereby potentially induce more effectively 3D-printed in vitro pre-vascularization in hydrogels.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Plant virus nanoparticle (VNP) is a useful platform with biocompatibility and versatile monodisperse protein structures that can be engineered with bioactive cues, offering opportunities to functionalize bioinert hydrogels for tissue engineering. The hypothesis in this study was that osteogenesis of human mesenchymal stem cells (hMSCs) and biomineralization could be enhanced by incorporating VNPs, which were engineered with osteogenesis-associated or cell-adhesive peptides, into cell-laden hydrogels. Cellular responses to VNPs were examined in both 2D and 3D cultures, including VNP-cell distribution, cell attachment, morphology, and osteogenesis. VNP-laden agarose or agarose-collagen hydrogels were characterized in terms of release rate, mineralization effect, mechanical properties, and usage as bioink. The results revealed enhanced osteogenic differentiation when cells were cultured on VNP-coated surfaces, and attachment of VNPs to cells as well as at least 84 % of VNP retention were observed in hydrogels. Mineralization effect was pronounced in VNP-laden hydrogels, which also demonstrated the superiority of the enriched peptides on VNPs over free peptides and VNPs with fewer peptides. Finally, VNP-laden hydrogels showed good bioprinting reproducibility. Prospectively, VNPs could be conjugated with vasculogenesis-inducing factors, thereby potentially induce more effectively 3D-printed in vitro pre-vascularization in hydrogels.
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Plant virus nanoparticle (VNP) is a useful platform with biocompatibility and versatile monodisperse protein structures that can be engineered with bioactive cues, offering opportunities to functionalize bioinert hydrogels for tissue engineering. The hypothesis in this study was that osteogenesis of human mesenchymal stem cells (hMSCs) and biomineralization could be enhanced by incorporating VNPs, which were engineered with osteogenesis-associated or cell-adhesive peptides, into cell-laden hydrogels. Cellular responses to VNPs were examined in both 2D and 3D cultures, including VNP-cell distribution, cell attachment, morphology, and osteogenesis. VNP-laden agarose or agarose-collagen hydrogels were characterized in terms of release rate, mineralization effect, mechanical properties, and usage as bioink. The results revealed enhanced osteogenic differentiation when cells were cultured on VNP-coated surfaces, and attachment of VNPs to cells as well as at least 84 % of VNP retention were observed in hydrogels. Mineralization effect was pronounced in VNP-laden hydrogels, which also demonstrated the superiority of the enriched peptides on VNPs over free peptides and VNPs with fewer peptides. Finally, VNP-laden hydrogels showed good bioprinting reproducibility. Prospectively, VNPs could be conjugated with vasculogenesis-inducing factors, thereby potentially induce more effectively 3D-printed in vitro pre-vascularization in hydrogels.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Plant virus nanoparticle (VNP) is a useful platform with biocompatibility and versatile monodisperse protein structures that can be engineered with bioactive cues, offering opportunities to functionalize bioinert hydrogels for tissue engineering. The hypothesis in this study was that osteogenesis of human mesenchymal stem cells (hMSCs) and biomineralization could be enhanced by incorporating VNPs, which were engineered with osteogenesis-associated or cell-adhesive peptides, into cell-laden hydrogels. Cellular responses to VNPs were examined in both 2D and 3D cultures, including VNP-cell distribution, cell attachment, morphology, and osteogenesis. VNP-laden agarose or agarose-collagen hydrogels were characterized in terms of release rate, mineralization effect, mechanical properties, and usage as bioink. The results revealed enhanced osteogenic differentiation when cells were cultured on VNP-coated surfaces, and attachment of VNPs to cells as well as at least 84 % of VNP retention were observed in hydrogels. Mineralization effect was pronounced in VNP-laden hydrogels, which also demonstrated the superiority of the enriched peptides on VNPs over free peptides and VNPs with fewer peptides. Finally, VNP-laden hydrogels showed good bioprinting reproducibility. Prospectively, VNPs could be conjugated with vasculogenesis-inducing factors, thereby potentially induce more effectively 3D-printed in vitro pre-vascularization in hydrogels.
Aktualisiert: 2022-07-14
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Biomaterialien ersetzen verloren gegangene Körperfunktionen, entweder allein oder in Kombination mit elektrischen oder elektronischen Bauteilen. Künstliche Haut, künstliche Adern, künstlicher Knochen, Hüftprothesen, Herzschrittmacher, Implantate, Zahnersatz: Alle diese Errungenschaften der modernen Medizin beruhen letztlich auf geeigneten Werkstoffen, die sowohl biologischen als auch chemischen und mechanischen Ansprüchen genügen müssen. Zur Entwicklung bedarf es der gemeinsamen Kompetenz von Medizinern, Chemikern, Physikern, Biologen und Ingenieuren. Das Buch soll in die notwendigen Grundlagen in einer für alle diese Ausbildungsrichtungen verständlichen Weise einführen.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Die industrielle Herstellung anorganischer nanoskaliger und nanostrukturierter Partikel erfolgt vorwiegend durch den Einsatz physikalischer und chemischer Verfahren. Im Rahmen dieser Arbeit wird gezeigt, dass durch Verwendung sog. Biomineralisationsprozesse eine relativ große Anzahl qualitativ hochwertiger Partikel zu wirtschaftlich interessanten Konditionen herstellbar ist. Im Vgl. zu Partikeln aus physikalischchemischen Verfahren besitzen biogene Partikel weitere interessante Eigenschaften.
Aktualisiert: 2021-02-11
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Biomaterialien ersetzen verloren gegangene Körperfunktionen, entweder allein oder in Kombination mit elektrischen oder elektronischen Bauteilen. Künstliche Haut, künstliche Adern, künstlicher Knochen, Hüftprothesen, Herzschrittmacher, Implantate, Zahnersatz: Alle diese Errungenschaften der modernen Medizin beruhen letztlich auf geeigneten Werkstoffen, die sowohl biologischen als auch chemischen und mechanischen Ansprüchen genügen müssen. Zur Entwicklung bedarf es der gemeinsamen Kompetenz von Medizinern, Chemikern, Physikern, Biologen und Ingenieuren. Das Buch soll in die notwendigen Grundlagen in einer für alle diese Ausbildungsrichtungen verständlichen Weise einführen.
Aktualisiert: 2023-04-04
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