Effekt nanochastits na osnove kremniya na differentsirovku mul'tipotentnykh mezenkhimal'nykh stromal'nykh kletok

Abstract

Full Text

Кремний является вторым по распространенности элементом на Земле после кислорода. Известно, что до 90% кремния в организме содержится в костной и соединительной тканях, а также в кожных покровах, лимфатических узлах, волосах и щитовидной железе. Введение кремния в коленные и тазобедренные суставы может восстанавливать нормальную структуру суставной сумки за счет стимуляции собственных стволовых клеток. Как альтернатива возможно введение в сустав мезенхимальных стромальных клеток (МСК). Целью данной работы был анализ влияния кристаллического кремния (Si) и оксида кремния (Si02) на дифференцировку МСК. Наночастицы кремния (SiNPs) получали ультракороткой абляцией лазером Yb:KGW твердотельных мишеней в атмосфере инертного газа. Размер полученных частиц составил 10-30 нм (средний диаметр 25 нм), что определяли методом трансмиссионной микроскопии. Частицы SiNPs представляли собой кристаллический кремний, покрытый оболочкой толщиной 1-2 нм окисленного кремния. В качестве сравнения использовали диоксид кремния Аэросил (АС). Суспензию частиц АС получали ультразвуковой обработкой в воде. Размер частиц АС также составил около 20-30 нм. МСК получали из Вартонова студня на 2-3 пассаже культивирования. МСК культивировали в присутствии SiNPs или АС 12 и 21 сутки без и с добавлением остеогенных или хондрогенных факторов дифференцировки. Определяли количество клеток в культуре и экспрессию поверхностных маркеров МСК CD 13, 73, 90, 105, 146 и молекул MHCI, MHCII классов методом проточной цитометрии. Остеогенную, хондрогенную и адипо-генную дифференцировку подтверждали на 21 сутки окраской ализарином, сафронином и масляным красным соответственно. Анализ фенотипа МСК показал, что сами наночастицы не влияли на экспрессию маркеров МСК. Под действием дифференцировочных факторов как АС, так и SiNPs стимулировали экспрессию CD13 в 3-4 раза и не влияли на экспрессию остальных маркеров. Также AC и SiNPs стимулировали формирование 3D структур при остеогенной диф-ференцировке эффективнее, чем только дифференци-ровочные факторы. Таким образом, кремний в любой форме стимулирует как остеогенную, так и хондроген-ную дифференцировку, что может быть использовано для регенерации суставов и костей.