Biazar, Esmaeil;Kamalvand, Mahshad;Keshel, Saeed Heidari;Pourjabbar, Bahareh;Rezaei-Tavirani, Mustafa
Korean Journal of Materials Research
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v.32
no.4
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pp.186-192
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2022
Collagen is one of the most widely used biological materials in medical design. Collagen extracted from marine organisms can be a good biomaterial for tissue engineering applications due to its suitable properties. In this study, collagen is extracted from fish skin of Ctenopharyngodon Idella; then, the freeze drying method is used to design a porous scaffold. The scaffolds are modified with the chemical crosslinker N-(3-Dimethylaminopropyl)-N'-ethyl carbodiimide hydrochloride (EDC) to improve some of the overall properties. The extracted collagen samples are evaluated by various analyzes including cytotoxicity test, SDS-PAGE, FTIR, DSC, SEM, biodegradability and cell culture. The results of the SDS-PAGE study demonstrate well the protein patterns of the extracted collagen. The results show that cross-linking of collagen scaffold increases denaturation temperature and degradation time. The results of cytotoxicity show that the modified scaffolds have no toxicity. The cell adhesion study also shows that epithelial cells adhere well to the scaffold. Therefore, this method of chemical modification of collagen scaffold can improve the physical and biological properties. Overall, the modified collagen scaffold can be a promising candidate for tissue engineering applications.
Objectives: The purpose of the present study was to evaluate the effects of proanthocyanidin (PAC), a crosslinking agent, on the physical properties of a collagen hydrogel and the behavior of human periodontal ligament cells (hPDLCs) cultured in the scaffold. Materials and Methods: Viability of hPDLCs treated with PAC was measured using the 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay. The physical properties of PAC treated collagen hydrogel scaffold were evaluated by the measurement of setting time, surface roughness, and differential scanning calorimetry (DSC). The behavior of the hPDLCs in the collagen scaffold was evaluated by cell morphology observation and cell numbers counting. Results: The setting time of the collagen scaffold was shortened in the presence of PAC (p < 0.05). The surface roughness of the PAC-treated collagen was higher compared to the untreated control group (p < 0.05). The thermogram of the crosslinked collagen exhibited a higher endothermic peak compared to the uncrosslinked one. Cells in the PAC-treated collagen were observed to attach in closer proximity to one another with more cytoplasmic extensions compared to cells in the untreated control group. The number of cells cultured in the PAC-treated collagen scaffolds was significantly increased compared to the untreated control (p < 0.05). Conclusions: Our results showed that PAC enhanced the physical properties of the collagen scaffold. Furthermore, the proliferation of hPDLCs cultured in the collagen scaffold crosslinked with PAC was facilitated. Conclusively, the application of PAC to the collagen scaffold may be beneficial for engineering-based periodontal ligament regeneration in delayed replantation.
Kim, Jin-Tae;Lim, Sumin;Kim, Byoung Soo;Lee, Deuk Yong;Choi, Jae Ha
Journal of Biomedical Engineering Research
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v.35
no.6
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pp.192-196
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2014
Collagen scaffolds were synthesized by cross linking into a solution mixture of 1-ethyl-3-[3-dimethylaminopropyl] carbodiimide hydrochlorid(EDC) in ethanol, followed by pressing, cleaning and lyophilization process after the type I atelo-collagen solutions in D.I water(pH3). The experimental conditions are collagen concentration of 1.0 wt%, 3.0 wt%, 5.0 wt% and differential concentration of cross-linker. Then, parametric studies were performed by varying the parameters to investigate the morphology, the porosity, the swelling ratio and the thickness and genotoxicity of the scaffolds. The scaffolds thickness pattern was regular to concentration of the degree of cross-linker and collagen. It was observed that the swelling ratio, the degree of crosslink, and the pore size(thickness of scaffold) can be controlled by adjusting the collagen, crosslinker. Among the parameters investigated, the smallest thickness can be achieved by collagen, crosslinker concentrate condition. The collagen scaffold is induced no genotoxicity. The lowest swelling ratio, as an indication of the highest degree of crosslink, can be obtained by adding crosslink agent.
Proceedings of the Polymer Society of Korea Conference
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2006.10a
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pp.50-51
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2006
The nanofibrous scaffolds were obtained by co-electrospinning PHBV and collagen Type I in HIFP. The resulting fiber diameters were in the range between 300 and 600 nm. The nanofiber surfaces were characterized by ATR-FTIR, ESCA and AFM. The PHBV and collagen components of the PHBV-Col nanofibrous scaffold were biodegraded by PHB depolymerase and a collagenase Type I aqueous solution, respectively. It was found, from the cell-culture experiment, that the PHBV-Col nanofibrous scaffold accelerated the adhesion of the NIH 3T3 cell compared to the PHBV nanofibrous scaffold, thus showing a good tissue engineering scaffold.
Myounghoi Kim;Yohan Kim;Elsy Soraya Salas Silva;Michael Adisasmita;Kyeong Sik Kim;Yun Kyung Jung;Kyeong Geun Lee;Ji Hyun Shin;Dongho Choi
Annals of Hepato-Biliary-Pancreatic Surgery
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v.27
no.4
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pp.342-349
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2023
Backgrounds/Aims: Liver organoids have emerged as a powerful tool for studying liver biology and disease and for developing new therapies and regenerative medicine approaches. For organoid culture, Matrigel, a type of extracellular matrix, is the most commonly used material. However, Matrigel cannot be used for clinical applications due to the presence of unknown proteins that can cause immune rejection, batch-to-batch variability, and angiogenesis. Methods: To obtain human primary hepatocytes (hPHs), we performed 2 steps collagenase liver perfusion protocol. We treated three small molecules cocktails (A83-01, CHIR99021, and HGF) for reprogramming the hPHs into human chemically derived hepatic progenitors (hCdHs) and used hCdHs to generate liver organoids. Results: In this study, we report the generation of liver organoids in a collagen scaffold using hCdHs. In comparison with adult liver (or primary hepatocyte)-derived organoids with collagen scaffold (hALO_C), hCdH-derived organoids in a collagen scaffold (hCdHO_C) showed a 10-fold increase in organoid generation efficiency with higher expression of liver- or liver progenitor-specific markers. Moreover, we demonstrated that hCdHO_C could differentiate into hepatic organoids (hCdHO_C_DM), indicating the potential of these organoids as a platform for drug screening. Conclusions: Overall, our study highlights the potential of hCdHO_C as a tool for liver research and presents a new approach for generating liver organoids using hCdHs with a collagen scaffold.
Bio materials of fibrinogen and collagen are widely used in tissue regeneration engineering. In this study, I aim to create a new dual-structure support using these two materials. Strategically, tissue regeneration takes priority over blood vessel regeneration, so by forming a fibrinogen support that helps blood vessel formation on the outside of the double support and placing collagen, which is more effective in tissue regeneration, in the center, a synergistic effect in new tissue regeneration is expected. Although these two materials have been used interchangeably in previous studies, there has been no report yet on making a support through the formation of a support structure for the core system. Therefore, the core of this study, the double scaffold, is to propose a method for manufacturing a core structure with a collagen scaffold on the inside and fibrinogen on the outside. The experimental results showed that the fibrinogen located on the outside of the scaffold resulted in rapid biodegradation and drug release due to strategic biodegradation of the dual structure scaffold. On the other hand, collagen scaffolds were found to be able to maintain drug release time relatively longer than fibrinogen scaffolds. In conclusion, it is believed that applying the method of creating a double scaffold will have a synergistic effect on defective tissue regeneration.
Chitosan scaffold is widely applied to drug delivery and tissue engineering. We have developed chitosan scaffolds, with various pore size, by differing freezing temperature and duration of ultraviolet (UV) irradiation, for reconstructing skin equivalent. Chitosan scaffold was coated with type I collagen, fibronectin and basic fibroblast growth factor (bFGF) in various combinations and concentrations, to evaluate the effect of extracellular matrix (ECM) and bFGF on cell adhesion, growth and differentiation of dermal fibroblasts. Human dermal fibroblasts, isolated from newborn foreskin and passaged between 3 and 5, were seeded on the top of scaffolds and cultivated for 2 weeks. We examined the morphology and the secretion of ECM of fibroblasts using scanning electron microsopy (SEM) and histochemistry. A stellate morphology of fibroblasts were seen in all groups. The scaffold coated with either type I collagen and bFGF or type I collagen and fibronectin, however, showed the best condtion of dermal fibroblasts, in that the highest cell number and ECM secretion were seen. On the contrary, scaffolds coated with all three factors, type I collagen, bFGF and fibronectin, showed lower number of cells and ECM secretion than scaffolds with two factors. There was a tendency of dose-dependence in all three factors for fibroblast growth and ECM secretion. In conclusion, we may suggest that chitosan scaffold coated with either type I collagen/bFGF or type I collagen/fibronectin could provide more favorable environment for the growth and differentiation of dermal fibroblasts.
Lee, Hyuk Gu;Son, Dae Gu;Han, Ki Hwan;Kim, Jun Hyung;Lee, So Young
Archives of Plastic Surgery
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v.32
no.4
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pp.521-528
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2005
The purpose of this research is to find out the degree of cartilage regeneration by inserting the atelo-collagen scaffold obtained from dermis of a calf on cartilage defect site. Dissection underneath the perichondrium by the periosteal elevator on both side of ears of six New Zealand white rabbits were made to expose the cartilage, leaving pairs of circular holes 3, 6, 9 mm width with punches. One hole was left for a control, and on the other hole atelo-collagen scaffold of the same size was transplanted. In postoperative 1, 2, 4 weeks, the tissues were dyed. The length of long axis of neocartilage was measured through an optical microscope with a 0.1 mm graduation at original magnification, ${\times}40$. In the first and second week, both group showed no sign of cartilage regeneration. In the fourth week, regeneration on marginal portions was observed on all groups and the average values of length of long axis of neocartilage according to defect size were as follows: In the cases with 3mm defect, it was $0.85{\pm}0.30mm$ in the control group, and $1.85{\pm}0.38mm$ in the graft group; in the cases with 6 mm defect, $1.33{\pm}0.58mm$ in the control group, and $2.25{\pm}0.46mm$ in the graft group; and in the cases with 9 mm defect, $2.33{\pm}0.77mm$ in the control group, and $4.47{\pm}1.39mm$ in the graft group. This means that the collagen scaffold has an influence on the regeneration of neocartilage. But the relative ratio of the length of neocartilage to cartilage defect size was not significant in the statistics.
Shin, Seung-Woo;Pyo, Sung-Woon;Bae, Sun-Sook;Lee, Pil-Woo;Heo, Hyun-A;Lee, Won
Journal of Korean Dental Science
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v.4
no.2
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pp.39-45
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2011
Purpose: The goal of this research is to find the role of collagen membrane, which can reduce physical damage, as a scaffold for possible alternative to the corticotomy which causes Regional Acceleratory Phenomenon (RAP). Materials and Methods: The experiments were carried out on 12 New Zealand white rabbits, approximately 3.5 kg in bodyweight. We made an incision on the skin of the mandibular border and applied 37% phosphoric acid and collagen membrane to the mandibular bone surface of the first group (experimental group), and only phosphoric acid to the second group (control group). After 3 days, 1 week, and 2 weeks, 4 rabbits each were sacrificed and specimens were obtained. Each specimen was stained by H&E and Tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP), and histological changes were observed by light microscope. Results: The demineralization of the experimental group was weak compared to the control group. It also showed a gradual increase of demineralization (after 3 days, 1 week, and 2 weeks) and the control group showed more extensive demineralization than the experimental group. Conclusion: This study demonstrates the amount of demineralization as a result of using phosphoric acid, and as time went by, demineralization increased. The absorbable collagen membrane was used as a scaffold to increase bone demineralization effect and prevent dispersion to adjacent tissues, but rather the amount of bone demineralization decreased. Therefore, the role of collagen membrane as a scaffold for RAP was weak.
Bispbosphonates are a class of pharmaceutic agents, which induce apoptosis of osteoclast as well as impair osteoclastic activity to suppress bone resorption. Thus, bisphophonates are effectively used to treat osteoporosis, multiple myeloma and to prevent bone metastases of malignant cancer. However, recently dental disease have been reported associated with Bisphosphonates. Thus, there are a number of discussions about proper prevention and treatment of bisphosphonate-related osteonecrosis of jaw(BRONJ). Marshall R. Urist in 1965 made the seminal discovery that a specific protein, BMP(bone morphogenetic protein), found in the extracellular matrix of demineralized bone could induce bone formation newly when implanted in extraosseous tissues in a host. BMPs are multi-functional growth factors which are members of the transforming growth factor-beta super family and their ability is that plays a pivotal roll in inducing bone. About 18 BMP family members have been identified and characterized. Among of them, BMP-2 and BMP-7 have significant importance in bone development. In this study, patients of BRONJ were recieved who visited Department of oral and maxillofacial surgery, school of dentistry, Wonkwang university for past 3 years from 2011 to 2013. We focused on the results of the surgical intervention. We suggest that new strategy of treatment used to rhBMP-2 and LFA(Lidocaine-Fibrinogen-Aprotinin)-collagen scaffold for patients of BRONJ. The purpose of this paper is to give a brief overview of BMPs and to critically review the clinical data currently available on rhBMP-2 and LFA collage scaffold.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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