소장 점막하 조직(SIS)은 면역반응이 없어 생체재료로 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 SIS를 스폰지 형태로 제조하여 1-ethyl-3-(dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride(EDC)를 이용하여 경화시켰으며, SIS 스폰지의 구성 윈소를 알아보기 위해 원소분석(EA)과 에너지 분산 X선 분광계(EDS)를 사용해 분석하였다. 또한 SIS 함량과 EDC의 농도에 따른 섬유아세포의 부착도 및 성장도를 알아보기 위해 methylthiazoletetrazolium,(MTT)을 실시하였다. 이 스폰지에 골수 간엽 줄기세포(BMSCs)를 파종해 4주 동안 조직공학적 골분화를 유도하였다. 골분화 유도를 위해 골분화 배지를 사용했으며, 배지에 따른 BMSCs의 세포 성장도와 alkaline phosphatase(ALP) 활성을 측정해 보았다. 또한 역전사 중합연쇄반응을 통해 골분화 여부를 관찰하였다. SEM 관찰 결과 모든 스폰지에서 균일한 형태의 열린 다공이 형성되었음을 확인할 수 있었다. RT-PCR 결과 4주 동안 골분화 배지를 주었을 때 제 I형 교원질이 발현됨을 확인할 수 있었으며, ALP 결과에서도 골분화 배지에서 ALP활성이 높게 나타남을 볼 수 있었다. 결론적으로 제조한 SIS 스폰지는 조직공학적 담체로써 우수한 특성을 보이고 있었으며, 또한 BMSCs의 골분화 유도에도 좋은 결과를 보임으로써 조직공학적 골 재생에 잠재적인 가능성을 가지고 있음을 확인할 수 있었다.
Kim, Daehwan;Jo, Hwansung;Lee, Jingu;Kim, Keesung;Roh, Sangho
International Journal of Oral Biology
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제38권4호
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pp.161-167
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2013
Human dental pulp stem cells (DPSCs) are multi-potent mesenchymal stem cells that have several differentiation potentials. An understanding of thetissues that differentiate from these cells can provide insights for future regenerative therapeutics and tissue engineering strategies. The mesiodens is the most frequent form of supernumerary tooth from which DPSCs can differentiate into several lineages similar to cells from normal deciduous teeth. Recently, it has been shown that nanoscale structures can affect stem cell differentiation. In our presentstudy, we investigated the effects of a 250-nm nanoscale ridge/groove pattern array on the osteogenic and adipogenic differentiation of dental pulp cells from mesiodenscontaining human DPSCs. To this end, the expression of lineage specific markers after differentiation induction was analyzed by lineage specific staining and RT-PCR. The nanoscale pattern arrayed surface showed apositive effect on the adipogenic differentiation of DPSCs. There was no difference between nanoscale pattern arrayed surface and conventional surface groups onosteogenic differentiation. In conclusion, the nanoscale ridge/groove pattern arrayed surface can be used to enhance the adipogenic differentiation of DPSCs derived from mesiodens. This finding provides an improved understanding of the effects of topography on cell differentiation as well as the potential use of supernumerary tooth in regenerative dental medicine.
Kim, Dong Hee;Seo, Eun Jin;Tigyi, Gabor J.;Lee, Byung Ju;Jang, Il Ho
International Journal of Oral Biology
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제45권2호
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pp.42-50
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2020
Lysophosphatidic acid (LPA) is a lipid messenger mediated by G protein-coupled receptors (LPAR1-6). It is involved in the pathogenesis of certain chronic inflammatory and autoimmune diseases. In addition, it controls the self-renewal and differentiation of stem cells. Recent research has demonstrated the close relationship between periodontitis and various diseases in the human body. However, the precise role of LPA in the development of periodontitis has not been studied. We identified that LPAR1 was highly expressed in human periodontal ligament stem cells (PDLSCs). In periodontitis-mimicking conditions with Porphyromonas gingivalis-derived lipopolysaccharide (Pg-LPS) treatment, PDLSCs exhibited a considerable reduction in the cellular viability and osteogenic differentiation potential, in addition to an increase in the inflammatory responses including tumor necrosis factor-α and interleukin-1β expression and nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells (NF-κB) activation. Of the various LPAR antagonists, pre-treatment with AM095, an LPAR1 inhibitor, showed a positive effect on the restoration of cellular viability and osteogenic differentiation, accompanied by a decrease in NF-κB signaling, and action against Pg-LPS. These findings suggest that the modulation of LPAR1 activity will assist in checking the progression of periodontitis and in its treatment.
Yam extracts (Dioscorea batatas) have been reported to possess a variety of functions. However, studies on its osteogenic properties are limited. In this study, we investigated the effect of ethanol and water extracts on osteoblast proliferation and bone matrix protein synthesis, type I collagen and alkaline phosphatase (ALP), using osteoblastic MC3T3-E1 cell model. MC3T3-E1 cells were cultured with yam ethanol and water extracts (0~30 mg/L) within 39 days of osteoblast differentiation period. Cell proliferation was measured by MTT assay. Bone matrix proteins were assessed by the accumulation of type I collagen and ALP activity by staining the cell layers for matrix staining. Also, the secreted (media) matrix protein concentration (type I collagen) and enzyme activity (ALP) were measured colorimetrically. Yam ethanol and water extracts stimulated cell proliferation within the range of 15~30 mg/L at 15 day treatment. The accumulation of type I collagen in the extracellular matrix, as well as secreted collagen in the media, increased with increasing doses of yam ethanol (3~15 mg/L) and water (3~30 mg/L) extracts. ALP activity was not affected by yam ethanol extracts. Our results demonstrated that yam extracts stimulated osteoblast proliferation and enhanced the accumulation of the collagenous bone matrix protein type I collagen in the extracellular matrix. These results suggest that yam extracts may be a potential activator for bone formation by increasing osteoblast proliferation and increasing bone matrix protein type I collagen. Before confirming the osteogenic action of yam, further studies for clarifying how and whereby yam extracts can stimulate this ostegenesis action are required.
Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
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제32권6호
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pp.524-529
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2006
For the repairing of bone defect, autogenous or allogenic bone grafting remains the standard. However, these methods have numerous disadvantages including limited amount, donor site morbidity and spread of diseases. Tissue engineering technique by culturing stem cells may allow for a smart solution for this problem. Adipose tissue contains mesenchymal stem cells that can be differentiate into bone, cartilage, fat or muscle by exposing them to specific growth conditions. In this study, the authors procured the stem cell from buccal fat pad and differentiate them into osteoblast and are to examine the bone induction capacity. Buccal fat-derived cells (BFDC) were obtained from human buccal fat pad and cultured. BFDC were analyzed for presence of stem cell by immunofluorescent staining against CD-34, CD-105 and STRO-1. After BFDC were differentiated in osteogenic medium for three passages, their ability to differentiate into osteogenic pathway were checked by alkaline phosphatase (ALP) staining, Alizarin red staining and RT-PCR for osteocalcin (OC) gene expression. Immunofluorescent and biochemical assays demonstrated that BFDC might be a distinguished stem cells and mineralization was accompanied by increased activity or expression of ALP and OC. And calcium phosphate deposition was also detected in their extracelluar matrix. The current study supports the presence of stem cells within the buccal fat pad and the potential implications for human bone tissue engineering for maxillofacial reconstruction.
For histologic observation of the regenerated bone following guided tissue regeneration (GTR) using ePTFE membranes with calcium carbonate implant and autogenous bone graft, biopsies were collected from 2 patients during 5-year-postoperative surgical reentry. In both combined cases with guided tissue regeneration in conjunction with calcium carbonate implant and autogenous bone graft, significant bone fill and gain in probing attachment level was observed. In histologic examination, specimen in GTR case with calcium carbonate grafting was composed of a dense bone containing vascular channel with lamellar structure and viable bone cells in lacunae, however considerable calcium carbonate particles remained unresorbed and isolated from regenerated bone by the dense cellular and fibrous connective tissue. No formative cells could be seen in contact with remained calcium carbonate particles. In GTR case with autogenous bone grafting, specimen show was composed of a dense lamellar bone containing vascular channel, which showed normal alveolar bone architectures. The present observation indicate that guided tissue regeneration in conjunction with grafting, especially autogenous bone graft, has highly osteogenic potential, however resorbable calcium carbonate granules were not completely resorbed at 5 year postimplantation.
Purpose: Bone morphogenetic protein-2(BMP-2) has been shown to possess significant osteoinducitve potential. There have been attempts to overcome a limitation of mass production, and economical efficiency of BMP. The aim of this study was to produce recombinant human BMP-2(rhBMP-2) from E. coli in a large scale and evaluate its biological activity. Materials and Methods: The E.coli strain BL21(DE3) was used as a host for rhBMP-2 production. Dimerized rhBMP-2 was purified by affinity chromatography using Heparin column. To determine the physicochemical properties of the rhBMP-2 expressed in E. coli, we examined the HPLC profile and performed Western blot analysis. The effect of the purified rhBMP-2 dimer on osteoblast differentiation was examined by alkaline phosphatase (ALP) activity and representing morphological change using C2C12 cell. Results: E. coli was genetically engineered to produce rhBMP-2 in a non-active aggregated form. We have established a method which involves refolding and purifying a folded rhBMP-2 dimer from non-active aggregates. The purified rhBMP-2 homodimer was characterized by SDS-PAGE as molecular weight of about 28kDa and eluted at 34% acetonitrile, 13.27 min(retention time) in the HPLC profile and detected at Western blot. The purified rhBMP-2 dimer stimulated ALP activity and induced the transformation from myogenic differentiation to osteogenic differentiation. Conclusion: rhBMP-2 was produced in E. coli using genetic engineering. The purified rhBMP-2 dimer stimulated ALP activity and induced the osteogenic differentiation of C2C12 cells.
Background: Endodontic sealers or their toxic components may become inflamed and lead to delayed wound healing when in direct contact with periapical tissues over an extended period. Moreover, an overfilled sealer can directly interact with adjacent tissues and may cause immediate necrosis or further resorption. Therefore, the treatment outcome conceivably depends on the endodontic sealer's biocompatibility and osteogenic potential. This study aimed to evaluate the cell viability and osteogenic effects of four different sealers in osteoblastic cells. Methods: AH Plus (resin-based sealer), Pulp Canal Sealer EWT (zinc oxide-eugenol sealer), BioRoot RCS (calcium silicate-based sealer), and Well-Root ST (MTA-based calcium silicate sealer) were mixed strictly according to the manufacturer's instructions, and dilutions of sealer extracts (1/2, 1/5 and 1/10) were determined. Cell viability was measured using the water-soluble tetrazolium-8 (WST-8) assay. Differentiation was assessed by alkaline phosphatase (ALP) activity and mineralized nodule formation by Alizarin Red S staining. Results: The cell viability of the extracts derived from the sealers excluding Well-Root ST was concentration dependent, with sealer extracts having the least viability at a 1/2 dilution. At sealer extract dilution of 1/10, the test groups showed the same survival rate as that control group, with the exception of BioRoot RCS. Among all experimental groups, BioRoot RCS showed the highest cell viability after 48 hours. The ALP activity was significantly higher in a concentration-dependent manner. Furthemore, all four materials promoted ALP activity and mineralized nodule formation compared to the control at 1/10 dilutions. Conclusion: This is the first study to highlight the differences in biological activity of these four materials. These results suggest that the composition of root canal sealers appears to alter the form of biocompatibility and osteoblastic differentiation.
Purpose: The purpose of this study is to evaluate the efficacy of mesenchymal stem cell (MSC) isolation by the magnetic-activated cell sorting (MACS) method in tendon tissue-derived cells compared to the colony picking method for isolation of MSCs by picking colony-forming cells. Materials and Methods: Human tendon-derived cells were isolated by enzyme digestion using normal tendon tissues from three donors. We used the magnetic kit and well-known MSC markers (CD90 or CD105) to isolate MSCs in tendon-derived cells using MACS. Cloning cylinders were used to isolate colony-forming cells having MSC characteristics in tendon-derived cells. Colony-forming unit-fibroblast (CFU-F) assay was used to evaluate the self-renewal capacity of cells isolated using the colony picking method or MACS. For comparison of differentiation potentials into osteogenic or adipogenic lineage between two groups, alizarin red S and oil red O staining were performed at 14 days after induction of differentiation in vitro. Results: Flow cytometry results showed that early passage tendon-derived cells expressed CD44 in 99.13%, CD90 in 56.51%, and CD105 in 86.19%. In the CFU-F assay, CD90+ or CD105+ cells isolated with MACS showed larger colony formation in size than cells isolated using the colony picking method. We also observed that CD90+ or CD105+ cells were constantly differentiated into both osteogenic and adipogenic lineages in cells from all donors, whereas cells isolated using the colony picking method were heterogeneous in differentiation potentials to the osteogenic and adipogenic lineages. Conclusion: CD90+ or CD105+ cells isolated using MACS showed superior MSC characteristics in the self-renewal and multi-differentiation capacities compared with cells isolated using the colony picking method.
The purpose of this study was to evaluate the osteogenic capacity of water extract of danshen (Salvia miltiorrhiza Bunge). We have established in rat critical-sized calvarial defect model using the combination with collagen scaffold and danshen hydrophilic extract. All rats were extinguished at 8 weeks after bone graft surgery, and the bone regeneration ability of bone grafting sides was evaluated by plain radiography and micro-CT. These results revealed water extract of danshen had the potential to promote osteogenesis especially continuous oral administration with local treatment compared to one-shot local treatment. This compound may provide a new alternative agent for growth factors to promote bone healing and bone regeneration. In conclusion, these results suggest that danshen hydrophilic extract have the potential to promote osteogenesis in bone defects. Further studies about fusion technology with salvianolic acid B, peptides, growth factors, and scaffolds using of the combination of tissue engineering, cell engineering and mechanical engineering are needed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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