Einfluss von Maltose-modifizierten Polyethylenimin-Nanopartikeln auf mesenchymale Stammzellen und Osteoblasten
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Zusammenfassung
In unserer alternden Gesellschaft wird die effektive Behandlung von Erkrankungen des Skelettsystems eine zunehmend komplexere Aufgabe. Beim lokalen oder systemischen Einsatz von neuartigen Materialien, wie beispielsweise Nanopartikeln, sind komplexe Interaktionen und Auswirkungen ihres Einsatzes zu berücksichtigen. Mesenchymale Stammzellen sind mit ihrer Differenzierungskapazität in die verschiedenen osteogenen sowie chondrogenen Zelllinien geeignetes Untersuchungssystem im Bereich des Knochenstoffwechsels, um neuartige nanopartikuläre Funktionsmaterialien einem ersten in-vitro Test zu unterziehen. Eine Quelle für vitale MSC ist Bohrmehl, welches bei unfallchirurgischen Eingriffen anfällt. Aus ihm lassen sich, durch geeignete Wahl des Kulturmediums, vitale, differenzierungsfähige MSC gewinnen. Ein Vorteil der direkten Gewinnung aus Spendermaterial ist die Verfügbarkeit von Zellen verschiedener Individuen. Spenderabhängige Variabilitäten der Auswirkungen der getesteten Materialien lassen sich so besser darstellen als bei Verwendung nur einer Zelllinie. Im Vorfeld zu in-vivo Untersuchungen müssen diese Materialien umfassend in-vitro untersucht werden, um potentiell erwünschte sowie unerwünschte Effekte frühzeitig zu erkennen. Dendritische Moleküle wie beispielsweise Polyethylenimin sind interessante Kandidaten für die systemische sowie lokale Anwendung im lebenden Organismus. Sie sind relativ einfach und in großen Mengen synthetisierbar und werden gut in die Zelle aufgenommen. Modifikationsmöglichkeiten ergeben sich insbesondere durch Substitution der endständigen Amino-Gruppen beispielsweise durch verschiedene Zucker oder aber durch Größen- und Verzweigungsvariation des PEI-Kerns. Sie sind geeignete nicht-virale Vektoren, um beispielsweise DNA oder siRNA in die Zelle zu transportieren. Im unmodifizierten Zustand weisen die PEI Moleköle eine relativ hohe Toxizität gegenüber Zellen auf, hauptsächlich durch positive Ladungen verursacht. Zuckersubstituenden wie beispielsweise im hier untersuchten Fall Maltose, reduzieren die Toxizität durch Reduktion der positiven Gesamtladung deutlich. Wir untersuchten den Einfluss von zwei PEI Nanopartikeln mit unterschiedlichem PEI-Kern (25000 mg/mol sowie 5000 mg/mol) auf vier MSC von unterschiedlichen Spendern welche bei unfallchirurgischen Eingriffen gewonnen wurden. Die Aufnahme der Nanopartikel in die Zelle wurde mittels Transmissions sowie Fluoreszenzmikroskopie entsprechend markierter Partikel untersucht.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler Verlag