Albumina sierica bovina

Scientific Reports volume 12, numero articolo: 12336 (2022) Citare questo articolo

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Il grafene e la sua famiglia hanno un grande potenziale nell’ingegneria dei tessuti grazie alle loro proprietà supermeccaniche, conduttività elettrica e proprietà antibatteriche. Considerando altre proprietà del grafene come l'elevata area superficiale e la funzionalizzazione pronta all'uso in base ai gruppi ad alto contenuto di ossigeno nella famiglia degli ossidi di grafene, alcune esigenze potrebbero essere affrontate nell'ingegneria del tessuto osseo. Qui, abbiamo sintetizzato e decorato nanoparticelle di stronzio (SrNP) durante il processo di riduzione dell'ossido di grafene utilizzando un metodo nuovo e verde. Senza utilizzare idrazina o linker chimici, le NP di stronzio sono state sintetizzate e decorate sulla superficie di rGO contemporaneamente utilizzando BSA. I risultati della spettroscopia UV-Vis, FTIR e Raman hanno dimostrato che la BSA potrebbe ridurre con successo l'ossido di grafene e gli SrNP decorati sulla superficie di rGO. FESEM e TEM hanno mostrato che gli SrNP sintetizzati in situ avevano un diametro di 25-30 nm. È interessante notare che la vitalità cellulare per le cellule MC3T3-E1 trattate con SrNPs-rGO era significativamente più elevata rispetto a BSA-rGO e GO in concentrazione costante. Inoltre, abbiamo studiato l'attività della fosfatasi alcalina (ALP) di questi nanofogli e i risultati hanno dimostrato che Sr-BSA-rGO ha potenziato l'attività ALP più di GO e BSA-rGO. Sorprendentemente, l'espressione relativa dei geni RUNX 2 e Col1 delle cellule MC3T3-E1 è stata potenziata quando trattata con nanofogli Sr-BSA-rGO. Questo studio ha rivelato che l'uso di proteine ​​e altre biomolecole come agente verde e facile per la decorazione di nanoparticelle intelligenti sulla superficie di nanofogli sarebbe promettente e aiuterebbe i ricercatori a sostituire i materiali duri e tossici simili all'idrazina con un metodo bio-compatibile. Questi risultati hanno dimostrato che Sr-BSA-rGO aveva un’eccellente capacità di rigenerare il tessuto osseo e poteva essere utilizzato come potenziatore dell’osteogenesi negli impianti.

L’osso è uno dei tessuti più critici del corpo, perché funge da base per il supporto meccanico, la protezione degli organi e la continuità scheletrica. Il danno all'integrità strutturale dell'osso può verificarsi per varie cause, tra cui traumi, interventi chirurgici, tumori e osteoporosi1. Nella maggior parte dei casi, l’osso ha una significativa capacità di rigenerarsi e ripararsi. Tuttavia, vi sono alcune situazioni in cui la completa rigenerazione del tessuto osseo non è fattibile e necessita di ulteriore stimolazione2. I biomateriali rappresentano una valida alternativa ai trapianti ossei nell'ingegneria del tessuto osseo3,4. L'idrossiapatite sintetica, il fosfato tricalcico, altre bioceramiche, scaffold polimerici e impianti metallici sono esempi di biomateriali ampiamente utilizzati nell'ingegneria delle ossa e dei tessuti duri4. I progressi della nanotecnologia hanno trasformato la ricerca nanomedica in scienza clinica, dando vita a nuovi nanodispositivi e nanosistemi che si basavano sulla progettazione e sulla perfetta integrazione di nanomateriali funzionali. I derivati ​​della famiglia del grafene hanno ricevuto molto interesse nelle applicazioni biomediche tra molti nanobiomateriali sintetici5,6. Una versione idrofila del foglio di grafene con atomi di carbonio sp2 ibridati, nota come ossido di grafene (GO), è emersa come una promettente applicazione biomedica7. La forma ridotta dell'ossido di grafene, che presenta tossicità, biocompatibilità e siti di reazione minimi, può essere utilizzata per stimolare le attività cellulari e aumentare la capacità osteogenica del tessuto osseo8,9,10. Le proprietà terapeutiche ortopediche dello stronzio (Sr) hanno suscitato interesse in questo contesto11. I tessuti duri umani possono accumulare Sr che può sostituire il calcio dalla fase apatite del minerale osseo. Sr è anche associato ad un aumento della resistenza alla compressione ossea, mentre la sua carenza è associata a conseguenze negative sui tessuti duri. Studi in vitro e in vivo hanno dimostrato che gli ioni Sr stimolano la formazione ossea e inibiscono il riassorbimento osseo, rendendoli un potenziale agente per il trattamento dell'osteoporosi12. Le proprietà dello Sr lo hanno reso un ingrediente popolare nei vetri bioattivi e nella bioceramica grazie ai suoi vantaggi13. Lo Sr è stato utilizzato nelle applicazioni di rimodellamento osseo a causa della sua somiglianza strutturale e fisico-chimica con gli ioni calcio (Ca2+). Ad esempio, è stata studiata l'incorporazione di Sr negli impianti di fosfato di calcio e titanio per migliorare le proprietà di formazione ossea di questi materiali14. A causa dell’ampia superficie dei nanofogli di grafene, recentemente, i ricercatori hanno sintetizzato SrNP sulla superficie del grafene mediante co-riduzione di GO e Sr15. L'idrazina come agente riducente è stata utilizzata per ridurre e nonostante gli SrNP sulla superficie di rGO riportati da Kumar et al.16. Recentemente, Qi et al. nanofogli rGO sintetizzati con decorazione Sr utilizzando idrazina incorporata nel poli (L-lattide) (PLLA) per la fabbricazione di impalcature 3D. L'induzione dell'osteogenesi in Sr-rGO è stata superata da rGO e scaffold in PLLA puro15. Tuttavia, questi studi hanno dimostrato un’elevata capacità dei nanofogli Sr-rGO per l’ingegneria del tessuto osseo, poiché il miglioramento della forza del grafene e delle proprietà di osteogenesi dello Sr utilizzando l’idrazina nel processo di sintesi ha suscitato grandi preoccupazioni. Innanzitutto, la solubilità in acqua dei nanofogli rGO è diminuita in modo significativo, causando difficoltà nel processo di fabbricazione del composito a base di grafene. In secondo luogo, l'idrazina era un reagente tossico che ha influito sulla salute dell'utente durante l'esperimento17. Sono stati fatti molti sforzi per introdurre un riduttore ecologico e sicuro per superare questa limitazione dell'idrazina. Ad esempio, proteine ​​come l’albumina sierica bovina (BSA) e l’acido ascorbico sono riduttori sicuri per GO3,18,19.