Abstract

Porous biomaterials which provide a structural and biological support for cells have immense potential in tissue engineering and cell-based therapies for tissue repair. Collagen biomaterials that can host endothelial cells represent promising tools for the vascularization of engineered tissues. Three-dimensional collagen scaffolds possessing controlled architecture and mechanical stiffness are obtained through freeze–drying of collagen suspensions, followed by chemical cross-linking which maintains their stability. However, cross-linking scaffolds renders their biological activity suboptimal for many cell types, including human umbilical vein endothelial cells (HUVECs), by inhibiting cell–collagen interactions. Here, we have improved crucial HUVEC interactions with such cross-linked collagen biomaterials by covalently coupling combinations of triple-helical peptides (THPs). These are ligands for collagen-binding cell-surface receptors (integrins or discoidin domain receptors) or secreted proteins (SPARC and von Willebrand factor). THPs enhanced HUVEC adhesion, spreading and proliferation on 2D collagen films. THPs grafted to 3D-cross-linked collagen scaffolds promoted cell survival over seven days. This study demonstrates that THP-functionalized collagen scaffolds are promising candidates for hosting endothelial cells with potential for the production of vascularized engineered tissues in regenerative medicine applications.

中文翻译：

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用三螺旋肽功能化的胶原支架支持 3D HUVEC 培养

摘要

为细胞提供结构和生物支持的多孔生物材料在组织工程和基于细胞的组织修复疗法中具有巨大的潜力。可以承载内皮细胞的胶原蛋白生物材料代表了工程组织血管化的有希望的工具。具有可控结构和机械刚度的三维胶原蛋白支架是通过胶原蛋白悬浮液的冷冻干燥获得的，然后进行化学交联以保持其稳定性。然而，交联支架通过抑制细胞-胶原蛋白相互作用，使其对许多细胞类型（包括人脐静脉内皮细胞（HUVEC））的生物活性不理想。这里，我们通过三螺旋肽 (THP) 的共价偶联组合改善了与这种交联胶原生物材料的关键 HUVEC 相互作用。这些是胶原结合细胞表面受体（整合素或盘状结构域受体）或分泌蛋白（SPARC 和血管性血友病因子）的配体。THP 增强了 HUVEC 在 2D 胶原膜上的粘附、扩散和增殖。移植到 3D 交联胶原蛋白支架上的 THP 在 7 天内促进了细胞存活。这项研究表明，THP 功能化的胶原支架是用于承载内皮细胞的有希望的候选者，具有在再生医学应用中产生血管化工程组织的潜力。这些是胶原结合细胞表面受体（整合素或盘状结构域受体）或分泌蛋白（SPARC 和血管性血友病因子）的配体。THP 增强了 HUVEC 在 2D 胶原膜上的粘附、扩散和增殖。移植到 3D 交联胶原蛋白支架上的 THP 在 7 天内促进了细胞存活。这项研究表明，THP 功能化的胶原支架是用于承载内皮细胞的有希望的候选者，具有在再生医学应用中产生血管化工程组织的潜力。这些是胶原结合细胞表面受体（整合素或盘状结构域受体）或分泌蛋白（SPARC 和血管性血友病因子）的配体。THP 增强了 HUVEC 在 2D 胶原膜上的粘附、扩散和增殖。移植到 3D 交联胶原蛋白支架上的 THP 在 7 天内促进了细胞存活。这项研究表明，THP 功能化的胶原支架是用于承载内皮细胞的有希望的候选者，具有在再生医学应用中产生血管化工程组织的潜力。