Kiunzi cha mchanganyiko wa kitosani ya ganda la kamba–kolajeni aina ya I–hidroksiapatiti ni biomateriali ya uhandisi wa tishu za mfupa ambapo kitosani iliyotolewa kutoka maganda ya Litopenaeus vannamei huunganishwa na kolajeni aina ya I (COL I) pamoja na hidroksiapatiti (HAP), kisha kubadilishwa kwa lyophilization kuwa muundo wa vinyweleo wa pande tatu. Utafiti unalinganisha muundo wa kikemia, mofolojia ya vinyweleo, porositi, tabia ya kuvimba, degradation, uimara wa kubanwa na sitoulinganifu wa in vitro na seli zinazofanana na osteoblast za MG-63 wa kiunzi hiki kilichotengenezwa kwa kitosani ya ganda la kamba dhidi ya kiunzi cha udhibiti kilichotengenezwa kwa mbinu ileile kwa kutumia kitosani ya kibiashara.

Kitosani ilitolewa kutoka maganda ya kamba kupitia hatua za deproteinization, demineralization na deacetylation. Mavuno ya kitosani yalikuwa %22,37 ± 1,25, na kiwango cha deacetylation kilichokokotolewa kwa FTIR kilikuwa %77,22. Kwa kitosani ya kibiashara, kiwango cha deacetylation kiliripotiwa kuwa %69,87. Ufanano wa bendi za FTIR za kitosani iliyotengwa na makundi ya kifungsional yaliyo sawa na yale ya kitosani ya kibiashara ulitathminiwa na watafiti kama ushahidi wa kikemia unaounga mkono kuwa kitosani ilipatikana kwa mafanikio.

Hidroksiapatiti, kitosani na kolajeni aina ya I ziliunganishwa katika viwango vya mwisho vya 175, 50 na 25 µg/mL mtawalia; mchanganyiko ulisawazishwa hadi pH 7, ukamiminwa kwenye moldi ya silikoni, ukagandishwa katika −80 °C kwa 24 saa na kisha ukafanyiwa lyophilization kwa 24 saa. Hakuna crosslinker iliyotumika. Muundo uliopatikana ulielezwa kuwa kiunzi cha mchanganyiko cha rangi nyeupe iliyofifia, chenye umbo la sponji na cha pande tatu.

Kiunzi chenye kitosani ya ganda la kamba kilionyesha kuvimba kwa %278,55 ± 36,49 katika 24 saa na degradation ya %41,87 ± 7,27 katika wiki nne. Katika udhibiti wa kitosani ya kibiashara, thamani zinazolingana zilikuwa %931,76 ± 45,64 na %47,37 ± 2,03. Uimara wa kubanwa wa viunzi vya ganda la kamba ulipimwa kuwa 0,991 ± 0,01 MPa, na wa udhibiti wa kibiashara 0,97 ± 0,01 MPa. Seli za MG-63 zilishikamana na kiunzi; absorbansi ya MTT/formazan iliongezeka kutoka 24 saa kuelekea 144 saa.

Matokeo haya ni matokeo ya in vitro ya uainishaji wa material na utamaduni wa seli. Utafiti hauonyeshi kwamba kiunzi kiliunda mfupa katika kiumbe hai, kiliponya kasoro ya mfupa, au kwamba ni implant salama na yenye ufanisi kwa binadamu. Kauli za chanzo kuhusu “osteoconductivity” na uwezo wa urejeshaji wa mfupa zinapaswa kutathminiwa katika kiwango cha biomateriali mgombea kinachoungwa mkono na majaribio haya.

Kiunzi cha Biomimetiki cha Kitosani–Kolajeni–Hidroksiapatiti ni Nini?

Kiunzi cha biomimetiki cha kitosani–kolajeni–hidroksiapatiti ni material ya mchanganyiko ya uhandisi wa tishu inayounganisha kitosani, kolajeni aina ya I na hidroksiapatiti katika muundo wa vinyweleo wa pande tatu ili kuiga baadhi ya vipengele vya kikaboni na vya madini vya mfupa wa asili; katika utafiti huu kitosani ilitolewa kutoka maganda ya kamba wa Litopenaeus vannamei, ambayo ni taka ya bidhaa za baharini.

Kiunzi au scaffold kinamaanisha nini?

Katika uhandisi wa tishu, scaffold au kiunzi ni muundo wa msaada wa pande tatu ambao seli zinaweza kushikamana nao, kuongezeka na kuunda matriksi mpya ya nje ya seli kuuzunguka. Kiunzi si “mfupa mpya” moja kwa moja. Kwa hali bora, kinatarajiwa kutoa msaada wa muda wa kimwili na wa kibayokemia wakati tishu za kibiolojia zinapoundwa na kuvunjika kwa kasi inayofaa.

Kwa nini kitosani ilitumika?

Kitosani ni biopolima ya polisakaridi inayopatikana kutokana na deacetylation ya chitini. Chitini katika exoskeleton ya viumbe wa baharini wenye magamba inaweza kutumiwa kama malighafi ya kutengeneza kitosani. Kitosani ina vitengo vya D-glucosamine vilivyounganishwa kwa vifungo vya glycosidic β(1→4) pamoja na viwango vinavyobadilika vya vitengo vya N-acetyl-D-glucosamine.

Chanzo kinaichukulia kitosani kuwa polima yenye thamani katika uhandisi wa tishu kwa sababu ya uwezo wake wa kuharibika kibiolojia, bioulinganifu, sifa za antibacterial na uwezo wa kuunda muundo wa vinyweleo.

Kwa nini kolajeni aina ya I ilitumika?

Kolajeni aina ya I (COL I) ni mojawapo ya vipengele vikuu vya matriksi ya kikaboni ya nje ya seli ya mfupa. Chanzo kinaeleza kwamba uwezo wa motifu za arginine–glycine–aspartic acid, yaani RGD, kwenye kolajeni kuingiliana na integrin za seli ni mojawapo ya sifa zinazosaidia kushikamana kwa seli.

Katika utafiti huu kolajeni haikuongezwa kwenye mchanganyiko kama kijazaji cha kimakanika pekee, bali kama sehemu ya matriksi ya kibayokemia ambayo seli zinaweza kuitambua.

Kwa nini hidroksiapatiti ilitumika?

Hidroksiapatiti (HAP) ni apatiti yenye msingi wa fosfati ya kalsiamu inayohusiana na awamu ya madini ya mfupa. Katika utafiti ilitumika kuongeza sehemu ya madini kwenye mfumo wa kitosani–kolajeni, kuunda mazingira ya biomimetiki yaliyo karibu zaidi na muundo wa mchanganyiko wa mfupa na kusaidia mwingiliano wa muundo wa kiunzi na osteoblast.

Kwa nini vipengele vitatu vilitumika pamoja?

Kitosani inawakilisha matriksi ya biopolima yenye vinyweleo, COL I inawakilisha sehemu ya matriksi ya kikaboni inayoweza kuingiliana na seli, na HAP inawakilisha awamu ya madini. Muundo huu wa vipengele vitatu hauundi upya sifa zote za mfupa wa asili; hata hivyo, unaunganisha vipengele vya polima, protini na madini katika kiunzi kimoja ili kuunda mkabala wa biomimetiki.

Kundi la udhibiti la utafiti ni lipi?

Katika kiunzi cha udhibiti, kitosani ya kibiashara yenye uzito wa molekuli wa kati ilitumiwa badala ya kitosani iliyotolewa kutoka ganda la kamba. HAP, COL I na mbinu ya kutengeneza kiunzi ziliwekwa sawa. Hivyo watafiti walilenga kulinganisha athari ya chanzo cha kitosani kwenye sifa za kifizikia-kikemia za kiunzi cha mchanganyiko.

Kwa nini kutotumia crosslinker ni maelezo muhimu?

Chanzo kinasisitiza hasa kwamba kiunzi cha mchanganyiko kilitengenezwa bila kutumia crosslinker yoyote ya kikemia. Muundo ulipatikana kwa kuchanganya vipengele, kuvigandisha na kuvifanyia lyophilization. Sifa hii ni mojawapo ya vipengele vya msingi vya mbinu ya utengenezaji katika utafiti.

Kiwango cha Deacetylation Kinaonyesha Nini?

Kiwango cha deacetylation (degree of deacetylation, DD) ni asilimia inayoonyesha kiwango ambacho vitengo vilivyoacetylishwa katika mnyororo wa chitini/kitosani vimeondolewa acetyl na kubadilishwa kuwa vitengo vya glucosamine vyenye makundi ya amini huru; katika utafiti huu uwiano wa bendi za absorbansi za 1320 na 1420 cm⁻¹ katika FTIR ulitumika kukokotoa %77,22 kwa kitosani ya ganda la kamba na %69,87 kwa kitosani ya kibiashara.

Mlinganyo wa DD uliotumiwa katika utafiti umetolewa kwenye PDF kwa namna ifuatayo:

\[ DD(\%)= 100- \left( \frac{A_{1320}}{A_{1420}}-0.3822 \right) \times \frac{1}{0.03133} \]

Hapa \(A_{1320}\) inawakilisha absorbansi ya bendi ya 1320 cm⁻¹ katika spektra ya FTIR; \(A_{1420}\) inawakilisha absorbansi ya bendi rejea ya 1420 cm⁻¹. Chanzo kinahusisha bendi ya 1320 cm⁻¹ na kazi ya amini/amidi iliyowekwa acetyl na hutumia bendi ya 1420 cm⁻¹ kama rejea ya kukokotoa DD.

DD ya juu inaonyesha kuwa kuna kiwango kikubwa zaidi cha makundi ya amini yaliyofanyiwa deacetylation katika mnyororo wa polima. Hata hivyo, DD peke yake haiamui kuvimba au degradation ya kiunzi; sifa nyingine kama usafi, madini yaliyobaki, mabaki ya protini, muundo wa polima na ufikivu wa enzimu pia zinaweza kuathiri.

Kwa nini tahadhari inahitajika katika tafsiri ya DD ya chanzo?

Chanzo kinatoa DD ya kitosani ya ganda la kamba kuwa %77,22 na DD ya kitosani ya kibiashara kuwa %69,87 kutokana na jaribio. Hata hivyo, katika sehemu ya muhtasari, moja ya sababu zinazowezekana za kuvimba kidogo na degradation polepole katika kiunzi cha ganda la kamba imeandikwa kuwa “kiwango cha chini cha deacetylation”.

Kauli hizi mbili hazipatani moja kwa moja. Kwa kuzingatia thamani za DD zilizopimwa, haiwezi kusemwa kwamba DD ya kitosani ya ganda la kamba ni ya chini kuliko ya kitosani ya kibiashara. Sababu zinazowezekana ambazo waandishi wanasisitiza kwa uwazi zaidi katika sehemu ya mjadala ni usafi wa chini, madini yaliyobaki, muundo usio sawia na ufikivu mdogo wa enzimu ya hydrolytic.

Hatua tatu za utoaji wa kitosani

Maandishi ya chanzo yanaripoti upotevu wa protini wa %57,04 ± 8,73 wakati wa deproteinization. Inaelezwa kwamba wakati wa demineralization HCl huondoa madini kama CaCO₃ na Ca₃(PO₄)₂; wakati wa deacetylation, makundi ya acetamide katika chitini huondolewa na makundi ya amini huundwa.

Mavuno ya kitosani

Mavuno ya kitosani iliyopatikana kutoka ganda la kamba yameripotiwa katika chanzo kuwa %22,37 ± 1,25. Kitosani iliyopatikana inaonekana kama unga mweupe uliofifia.

FTIR iliungaje mkono kwamba kitosani ilipatikana?

Katika spektra za FTIR za kitosani iliyotolewa na kitosani ya kibiashara, mifumo inayofanana ya bendi bainifu ilionekana. Chanzo kinafafanua bendi kuu kama ifuatavyo:

Ufanano wa spektra za FTIR ulitathminiwa na watafiti kama uthibitisho kwamba biomateriali iliyotengwa ilikuwa kitosani.

Kiunzi cha mchanganyiko kilitengenezwaje?

Kwanza, 1,75 g ya hidroksiapatiti iliyeyushwa katika %2 asidi fosforiki na kuchanganywa kwa kichanganyaji cha sumaku. Kisha 0,5 g ya kitosani iliyeyushwa katika 10 mL asidi asetiki na kuongezwa kwenye suluhisho la HAP. Mchanganyiko huu uliunganishwa na suluhisho la 0,25 g ya kolajeni ya asili ya ng'ombe katika 10 mL asidi asetiki.

Mchanganyiko ulisawazishwa hadi pH 7 kwa NaOH na maji yaliyotolewa madini yakaongezwa ili kuweka viwango vya mwisho vya HAP, kitosani na kolajeni kuwa 175, 50 na 25 µg/mL mtawalia.

Suluhisho lililoandaliwa lilimiminwa kwenye moldi ya silikoni, likagandishwa katika −80 °C kwa 24 saa na kisha likafanyiwa lyophilization kwa 24 saa ili kuondoa vimumunyisho vilivyobaki na kupata muundo wa vinyweleo.

Lyophilization ni nini?

Lyophilization au kukausha kwa kugandisha ni mbinu ya kukausha inayotegemea kuondoa kimiminika kutoka kwenye sampuli iliyogandishwa awali chini ya shinikizo la chini. Katika utafiti huu kazi yake kuu ya kisayansi ni kutengeneza kiunzi kigumu cha pande tatu, chenye umbo la sponji na vinyweleo kutoka kwenye mchanganyiko wa kompoziti uliomiminwa.

FTIR ya kompoziti ilionyesha nini?

Katika spektra ya FTIR ya kiunzi cha kompoziti, bendi pana katika eneo la 3500–3300 cm⁻¹ ilihusishwa na kunyoosha kwa N–H na O–H. Maeneo ya 1651, 1588 na 1416–1250 cm⁻¹ yalihusishwa na mitetemo ya C=O, amide I na C–N; 1537 cm⁻¹ ilihusishwa na kupinda kwa N–H.

Kwa makundi ya fosfati yanayohusiana na hidroksiapatiti, chanzo kiliripoti bendi yenye nguvu iliyo wazi katika 1029 cm⁻¹, bendi ya 875 cm⁻¹ kwa hydrogen phosphate na bendi ya 1407 cm⁻¹ kwa makundi ya carbonate.

Imeelezwa kwamba baadhi ya bendi za amide A na amide B zinazohusishwa hasa na kolajeni I hazikuweza kutenganishwa kwa uwazi kwa sababu zilipishana na bendi za N–H na O–H za kitosani. Kwa hiyo chanzo hakiwasilishi matokeo ya FTIR kama “bendi zote bainifu za kolajeni zilionyeshwa moja moja”.

EDS ilionyesha elementi zipi?

Chanzo kinatathmini hasa vilele vya Ca na P kuwa vinaendana na sehemu ya hidroksiapatiti/madini katika kompoziti.

Matokeo ya Kuvimba, Degradation na Uimara wa Kubanwa Yanapaswa Kufasiriwaje kwa Pamoja?

Kiunzi chenye kitosani ya ganda la kamba kilichukua maji kidogo sana na kilionyesha degradation polepole zaidi katika wiki za kwanza kuliko kiunzi cha udhibiti chenye kitosani ya kibiashara, huku uimara wa kubanwa uliopimwa wa viunzi viwili ukiwa karibu sana; hata hivyo, thamani za uimara za takriban 1 MPa ziko chini ya masafa ya 2–12 MPa ya mfupa wa cancellous yaliyotolewa na chanzo chenyewe, hivyo dai la utoshelevu wa kimakanika linapaswa kubaki na mipaka.

Mofolojia ya vinyweleo

Katika picha za SEM, mtandao wa vinyweleo vyenye maumbo yasiyo ya kawaida, vilivyo wazi na vilivyounganishwa ulionekana katika viunzi vyote vya kitosani ya kibiashara na vya kitosani ya ganda la kamba. Kwa kuwa picha halisi za SEM ni ushahidi wa majaribio wa utafiti, hakuna picha bandia ya SEM iliyotengenezwa hapa.

Vipenyo vya vinyweleo

Kipenyo cha vinyweleo kilitathminiwa kwa kutumia ImageJ katika marudio matano. Mikengeuko mikubwa ya kawaida inaonyesha kwamba hasa jiometri isiyo ya kawaida ya vinyweleo ilipanua usambazaji.

Porositi ilikokotolewaje?

Kompoziti kavu ilipimwa kwanza kama \(W_0\), ikazamishwa kabisa katika %100 ethanol, ethanol ya ziada kwenye uso wa nje ikaondolewa na ikapimwa tena kama \(W_1\). Kila kundi lilitathminiwa kwa marudio matano.

Chanzo kinatoa mlinganyo wa porositi kama:

\[ \mathrm{Porozite}(\%)= \frac{W_1-W_0}{\rho\times V}\times100 \]

hivi.

\(W_0\) ni wingi wa kompoziti kavu, na \(W_1\) ni wingi baada ya kuloweshwa kwa ethanol. Katika aya ya chanzo maana ya alama \(\rho\) na \(V\) haijaelezwa kwa uwazi kando; kwa hiyo Verianla haiongezi ufafanuzi mahususi ambao haupo kwenye chanzo kwa alama hizi mbili.

Kutolingana kwa maandishi–mchoro katika thamani za porositi

Maandishi ya chanzo yanaandika porositi kuwa %61,85 ± 2,61 na %64,71 ± 0,77 kwa kiunzi cha kitosani ya kibiashara na cha kitosani ya ganda la kamba mtawalia. Hata hivyo, urefu wa nguzo na legenda ya “Commercial / Shrimp” katika Kielelezo 3f cha chanzo vinaonyesha kwa mtazamo kwamba kiunzi cha kibiashara kina porositi ya juu zaidi na kiunzi cha kamba kina porositi ya chini zaidi.

Kwa kuwa makala haielezi tofauti hii, kuna kutolingana kati ya maandishi na kielelezo cha chanzo kuhusu ni kundi lipi linalohusiana na asilimia ipi mahususi. Makundi ya thamani hayajageuzwa kimya kimya na Verianla.

Fomula ya uwiano wa kuvimba

\[ \mathrm{Şişme\ oranı}(\%)= \frac{W_1-W_0}{W_0}\times100 \]

Hapa \(W_0\) ni wingi wa awali wa sampuli na \(W_1\) ni wingi wa sampuli iliyonyonya PBS baada ya muda fulani wa incubation. Tofauti chanya inaonyesha kwamba kiunzi kilichukua kimiminika na kuongezeka juu ya wingi wake wa awali.

Jaribio la kuvimba lilifanywaje?

Viunzi viliwekwa katika PBS ya pH 7,4 katika 37 °C na kupimwa katika 1, 3, 6, 12 na 24 saa.

Unyonyaji wa maji wa kiunzi cha kitosani ya kibiashara unaonekana kuwa juu sana kuliko wa kiunzi cha kitosani ya ganda la kamba katika nyakati zote za kipimo. Chanzo kinasema kwamba hakuna tofauti iliyo wazi katika porositi na kipenyo cha vinyweleo vya viunzi viwili, na kinahusisha kuvimba kidogo na uchafu uliobaki kama madini/protini katika kitosani ya ganda la kamba.

Hata hivyo, jaribio la takwimu na thamani za p zilizotumiwa kwa ulinganisho huu hazijaripotiwa wazi katika chanzo. Kwa hiyo kauli za “significant/no significant difference” haziwezi kuzalishwa upya kama uthibitisho wa kina wa kitakwimu.

Tofauti ya maelezo ya chanzo katika nyakati za kuvimba

Maandishi ya matokeo yanatoa thamani za kuvimba kwa 1, 3, 6, 12 na 24 saa. Maelezo ya Kielelezo 4 katika chanzo yanaandika nyakati za grafu kama “0, 1, 4, 6, 12 na 24 saa”. Tofauti hii ya 3 saa / 4 saa haijaelezwa na chanzo.

Degradation ilitathminiwaje?

Viunzi vikavu vilipimwa kama \(W_0\) na kuwekwa katika PBS katika 37 °C kwa 1, 2, 3 na 4 wiki. Baada ya incubation, sampuli zilitolewa, zikakaushwa kwenye oveni na kupimwa tena kama \(W_1\).

Katika PDF ya chanzo, mlinganyo wa degradation umechapishwa kama ifuatavyo:

\[ \mathrm{Degradasyon\ oranı}(\%)= \frac{W_1-W_0}{W_0}\times100 \]

Onyo kuhusu fomula ya chanzo: Maandishi yanafafanua \(W_0\) kama wingi wa awali kavu na \(W_1\) kama wingi kavu baada ya degradation. Wakati material inapopoteza wingi, \(W_1<W_0\), hivyo mlinganyo uliochapishwa hutoa asilimia hasi. Hata hivyo, chanzo kinaripoti matokeo yote ya degradation kama asilimia chanya. Kwa hiyo kuna kutolingana ndani ya chanzo kati ya mlinganyo uliochapishwa na mwelekeo wa ishara ya matokeo. Verianla haijageuza fomula kwa makisio.

Kiunzi cha kitosani ya ganda la kamba kilionyesha upotevu wa wingi polepole zaidi kuliko udhibiti wa kibiashara katika wiki tatu za kwanza. Katika wiki ya nne thamani mbili zilikaribiana, lakini degradation iliyoripotiwa ya kiunzi cha kamba bado ilikuwa chini.

Chanzo kinahusisha tabia hii na usafi wa chini, muundo usio sawia, madini yaliyobaki na ufikivu mdogo kwa enzimu ya hydrolytic wa kitosani iliyotengwa kutoka ganda la kamba. Jaribio la degradation la utafiti huu lilifanywa katika PBS pekee; jaribio la degradation ya kimenzyme lenye lysozyme halikufanywa.

Uimara wa kubanwa ulikokotolewaje?

RT1-1225 A&D Company Universal Testing Machine ilitumika. Chanzo kinasema kwamba sampuli zilikuwa na umbo la mstatili na kinatumia kauli “length-to-diameter ratio 2:1”. Kwa sampuli ya mstatili, ufafanuzi wa kijiometri wa neno “diameter” haujaelezwa zaidi.

Chanzo pia kinaandika kwamba sampuli zilibanwa kwa “2,5 kN pressure”. kN si kitengo cha shinikizo bali cha nguvu; mlinganyo wa uimara wa kubanwa uliotolewa katika makala pia unategemea kugawanya nguvu kwa eneo:

\[ \sigma_c= \frac{F_c}{A} \]

Hapa \(F_c\) inawakilisha mzigo/nguvu ya kubana na \(A\) inawakilisha eneo la sehemu ambayo mzigo umetumika. Matokeo yametolewa kwa MPa.

Nini kinatokea uimara wa kubanwa unapolinganishwa na mfupa?

Chanzo kinatoa masafa rejea ya 100–230 MPa kwa mfupa wa cortical na 2–12 MPa kwa mfupa wa cancellous. Uimara wa takriban 0,97–0,991 MPa wa viunzi viwili ni wa chini sana kuliko wa mfupa wa cortical na pia uko chini ya mpaka wa chini wa 2 MPa wa mfupa wa cancellous uliotolewa na chanzo.

Hata hivyo, katika sentensi moja chanzo kinaandika kwamba thamani zinaingia katika “cancellous bone range (2–12 MPa)” na kinapendekeza kufaa kwa matumizi ya mfupa wa trabecular. Thamani za namba haziungi mkono sentensi hii. Kwa kweli, katika sentensi inayofuata waandishi wanasema kwamba uimara wa kimakanika wa viunzi hautimizi vigezo vya uhandisi wa tishu za mfupa.

Kwa hiyo Verianla haiwasilishi matokeo kama “sawa kimakanika na mfupa wa cancellous”. Maelezo sahihi zaidi ni kwamba viunzi viwili vya majaribio vilionyesha uimara wa kubanwa wa takriban 1 MPa ulio karibu sana, lakini ukabaki chini ya masafa rejea ya mfupa yaliyotolewa na chanzo chenyewe.

Je, Matokeo ya Seli za MG-63 Yanathibitisha Urejeshaji wa Mfupa?

Hapana. Kushikamana kwa seli za MG-63 kwenye kiunzi, kuongezeka kwa ishara ya kimetaboliki ya MTT kadri muda unavyopita na kuonekana kwa miundo inayofanana na seli/ECM katika SEM kunaonyesha sitoulinganifu wa in vitro wa kiunzi na uwezo wake wa kusaidia seli zinazofanana na osteoblast; lakini hakuthibitishi uundaji halisi wa mfupa, osteointegration, vascularization, uponaji wa kasoro ya mfupa in vivo au ufanisi wa kliniki.

MG-63 ni nini?

MG-63 ni mstari wa seli wa binadamu unaotumika katika tathmini za utamaduni wa seli za biomateriali za mfupa kwa sababu ya sifa zake zinazofanana na osteoblast. Katika utafiti huu umetumika kutathmini mwingiliano wa seli–kiunzi in vitro.

Masharti ya jaribio la seli

Kulingana na chanzo, seli \(5\times10^5\) za MG-63 zilipandikizwa juu ya kompoziti katika sahani ya visima 24 iliyokuwa imepakwa awali kwa %5 Pluronic F127 kwa 30 dakika. Baada ya kipindi cha saa sita cha kushikamana, kompoziti zilihamishwa kwenye sahani mpya ya visima 24 yenye medium mpya ya utamaduni.

Sehemu ya mbinu inaeleza kwamba seli zilikuzwa baadaye kwa 96 saa. Katika tathmini ya MTT, chumvi ya tetrazolium iliongezwa, seli zikawekwa katika incubation katika 37 °C kwa saa moja zaidi, na absorbansi ikapimwa katika 450 nm kwa kifaa cha Perkin Elmer cha kusoma sahani nyingi.

Kwa SEM, sampuli zilifungwa kwa %4 paraformaldehyde na kukaushwa maji kwa mfululizo wa ethanol wa %70–100.

Jaribio la MTT linapima nini?

Jaribio la MTT ni kipimo kisicho cha moja kwa moja cha uhai wa seli/shughuli ya kimetaboliki kinachotegemea seli zenye shughuli za kimetaboliki kubadilisha kiwanja cha tetrazolium kuwa bidhaa yenye rangi ya formazan. Kuongezeka kwa absorbansi kunaendana na uundaji mkubwa zaidi wa formazan ndani ya mfumo uleule wa majaribio; hata hivyo, absorbansi peke yake si kipimo cha moja kwa moja cha idadi ya seli, uundaji wa mfupa au differentiation ya osteogenic.

Kulingana na maelezo ya Kielelezo 5, data ya MTT ni n=4. Absorbansi inaongezeka kutoka 24 saa hadi 144 saa, na chanzo kinaifasiri kama inayounga mkono kushikamana/proliferation ya seli.

Tofauti ya ndani ya chanzo katika nyakati za MTT

Ingawa sehemu ya mbinu inaandika kwamba seli zilikuzwa kwa 96 saa, matokeo yanaripoti data hadi 144 saa. Zaidi ya hayo, maelezo ya Kielelezo 5 yanataja 24, 48 na 144 saa, lakini thamani ya 96 saa pia ipo katika maandishi na grafu. Chanzo hakijaeleza tofauti hizi.

Picha ya seli katika SEM ilionyesha nini?

Chanzo kinaonyesha seli za MG-63 juu ya kiunzi na miundo iliyofasiriwa kama nyuzi za matriksi ya nje ya seli kwa SEM siku nne baada ya kupandikiza seli. Watafiti wanajadili kwamba seli zinaweza kuingiliana na motifu za RGD katika kolajeni kupitia vipokezi vya integrin na kutoa matriksi ya nje ya seli, hivyo kubadilisha upya mtandao wa kiunzi.

Kwa kuwa picha hii ya SEM ni uchunguzi wa majaribio, haijazalishwa upya kwa njia bandia na Verianla.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Muundo wa majaribio wa utafiti

Chanzo cha kamba

Sampuli za Litopenaeus vannamei zilinunuliwa Januari 2023 katika soko la eneo la Yogyakarta na kuthibitishwa na Universitas Gadjah Mada, Faculty of Biology, Laboratory of Animal Systematics kwa namba N.46/BI/SH/III/2023.

SEM na kipimo cha vinyweleo

Mofolojia ya kiunzi ilichunguzwa kwa darubini ya elektroni inayochanganua JEOL JSM7100F. Sampuli zilikatwa, zikawekwa kwenye stub ya alumini kwa kutumia mkanda wa kaboni, na picha zikachukuliwa kwa ukuzaji wa 50× na 250×.

Ukubwa wa vinyweleo ulichambuliwa kwa kutumia ImageJ katika marudio matano. Katika kifaa kilekile, EDS ilitumika kutathmini muundo wa elementi.

Je, kuvimba na porositi ni kitu kilekile?

Hapana. Porositi ni sifa ya kimuundo inayohusiana na kiasi cha nafasi tupu ndani ya ujazo wa kiunzi. Kuvimba kunahusiana na kiasi cha kimiminika ambacho material huchukua ikinyonya kimiminika kama PBS ikilinganishwa na wingi wake wa awali ukiwa mkavu.

Hata kama viunzi viwili vina muundo wa vinyweleo unaofanana, unyonyaji wa kimiminika unaweza kutofautiana kutokana na usafi wa kikemia, hydrophilicity na muundo wa matriksi ya polima. Chanzo kinajadili kuvimba kidogo kwa kiunzi cha ganda la kamba katika muktadha huu.

Je, degradation polepole zaidi ni nzuri?

Si “nzuri” au “mbaya” peke yake. Kiunzi cha uhandisi wa tishu kinatarajiwa kutoa msaada wa kimuundo kwa muda wa kutosha, lakini kuvunjika kwa kasi inayofaa wakati tishu mpya zinaundwa. Degradation ya haraka sana inaweza kuondoa msaada wa kimuundo mapema; degradation ya polepole kupita kiasi inaweza kusababisha matatizo ya material ya kigeni inayodumu.

Utafiti huu unatoa incubation ya wiki nne pekee katika PBS. Kwa kuwa enzimu, mfumo wa kinga, mzigo wa kimakanika na michakato mingine ya kibiolojia ya tishu hai haipo, kasi ya degradation in vivo haiwezi kutolewa moja kwa moja kutokana na jaribio hili.

Nguvu za utafiti

• Kutathmini ganda la kamba, ambalo ni taka ya bidhaa za baharini, kama chanzo cha kitosani.
• Kulinganisha kitosani ya kamba na kitosani ya kibiashara katika mbinu ileile ya kutengeneza kompoziti.
• Kutathmini pamoja sifa za kikemia, kimofolojia, kifizikia, kimakanika na kiseli katika utafiti mmoja.
• Kutumia mbinu rahisi ya kugandisha–lyophilization bila crosslinker.
• Kupima vipengele tofauti vya utendaji wa kiunzi kama kipenyo cha vinyweleo, porositi, kuvimba, degradation na uimara wa kubanwa.
• Kuongeza tathmini ya in vitro ya kushikamana na shughuli ya kimetaboliki kwa seli za MG-63.

Matokeo yanayoungwa mkono na utafiti

• Kitosani ilipatikana kutoka ganda la kamba na spektra ya FTIR ilionyesha ulinganifu na muundo bainifu wa kitosani ya kibiashara.
• DD iliyoripotiwa ya kitosani ya ganda la kamba ni %77,22.
• Kitosani, COL I na HAP ziliweza kubadilishwa kuwa kiunzi cha mchanganyiko cha pande tatu kilichofanyiwa lyophilization bila kutumia crosslinker.
• SEM ilionyesha mikrostruktura ya vinyweleo vilivyo wazi na vilivyounganishwa katika viunzi.
• EDS ilionyesha uwepo wa O, Ca, C na P katika kompoziti ya ganda la kamba.
• Kiunzi chenye kitosani ya ganda la kamba kilionyesha kuvimba kidogo na degradation polepole zaidi katika PBS kuliko udhibiti wa kibiashara.
• Uimara wa kubanwa uliopimwa wa viunzi vya kamba na vya kibiashara uko karibu.
• Absorbansi ya MTT ya MG-63 iliongezeka kadri muda ulivyopita na miundo inayolingana na seli ilionekana kwenye kiunzi katika SEM.

Matokeo ambayo utafiti hauungi mkono moja kwa moja

• Haijaonyeshwa kwamba kiunzi kinaponya kasoro ya mfupa katika kiumbe hai.
• Haijaonyeshwa kwamba ni graft ya mfupa salama au yenye ufanisi kwa binadamu.
• Osteointegration halisi ya in vivo haijapimwa.
• Uundaji wa mishipa mipya ya damu au vascularization haujatathminiwa.
• Biodegradation ya muda mrefu haijapimwa.
• Majibu ya kinga au uchochezi hayajatathminiwa.
• Absorbansi ya MTT haipimi moja kwa moja kiasi cha mfupa mpya.
• Kushikamana kwa seli za MG-63 peke yake si ushahidi wa osteoconduction halisi au urejeshaji wa mfupa.
• Haijaonyeshwa kwamba uimara wa kubanwa wa takriban 1 MPa unatosha kwa matumizi ya mfupa yanayobeba mzigo.
• Kulingana na masafa ya 2–12 MPa ya mfupa wa cancellous yaliyotolewa na chanzo chenyewe, viunzi vya takriban 1 MPa viko chini ya masafa hayo.

Vikwazo vikuu vya utafiti

Kikomo cha kwanza ni kwamba tathmini ya kibiolojia ilifanywa kwa mstari wa seli zinazofanana na osteoblast za MG-63 na vipimo vya in vitro pekee. Hakuna modeli ya mnyama au kasoro halisi ya mfupa iliyotumika.

Kikomo cha pili ni kwamba uimara wa kimakanika uko katika kiwango cha takriban 1 MPa. Ukilinganishwa na masafa rejea ya mfupa yaliyotolewa na chanzo, thamani hii inabaki chini.

Kikomo cha tatu ni kwamba ingawa uchafu uliobaki katika kitosani ya ganda la kamba umehusishwa na kuvimba kidogo na degradation, kiasi chote cha protini/madini yaliyobaki hakijawekwa wazi kwa uchambuzi wa kina wa kiasi wa usafi.

Kikomo cha nne ni kwamba kwa baadhi ya kauli za kitakwimu za “significant/no significant difference” zilizotumika katika utafiti, jina la jaribio, thamani ya p na kizingiti cha umuhimu havijaripotiwa kwa uwazi.

Kikomo cha tano ni baadhi ya kutolingana kwa fomula, kielelezo na namba ndani ya chanzo: mwelekeo wa ishara katika mlinganyo wa degradation, mpangilio wa maandishi–grafu wa porositi, uchapishaji ulioharibika wa thamani ya kutokuwa na uhakika ya vinyweleo vya ndani, ulinganisho wa uimara wa kubanwa–masafa ya mfupa wa cancellous na nyakati za MTT ni miongoni mwa vikuu.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Utafiti asilia: Biomimetic Scaffold of Chitosan from Litopenaeus vannamei Shrimp Shells Incorporated with Collagen and Hydroxyapatite for Bone Tissue Regeneration

Waandishi: Cheryn Ivana; Hendrik Satria Dwi Putra; Nyoman Bayu Wisnu Kencana; Agustina Setiawati.

Mwandishi wa mawasiliano: Agustina Setiawati.

Barua pepe ya mwandishi wa mawasiliano: nina@usd.ac.id

Taasisi: Department of Pharmaceutical Biology, Faculty of Pharmacy, Sanata Dharma University, Yogyakarta, Indonesia.

Jarida: Advanced Pharmaceutical Bulletin.

Juzuu / toleo: 16 / 1.

Kurasa: 52–61.

DOI: 10.34172/apb.025.45909.

Aina ya chanzo: Original Article; utafiti wa maabara wa uendelezaji wa biomateriali na utamaduni wa seli wa in vitro.

Tarehe ya kupokelewa: 4 Juni 2025.

Tarehe ya marekebisho: 19 Septemba 2025.

Tarehe ya kukubaliwa: 17 Desemba 2025.

Tarehe ya uchapishaji wa kielektroniki: Katika historia ya makala ya PDF, 21 Desemba 2025.

Bibliografia ya toleo: Advanced Pharmaceutical Bulletin 2026;16(1):52–61. Tarehe ya uchapishaji wa kielektroniki na mwaka wa toleo la jarida hutofautiana na zote zimehifadhiwa kando.

Mchapishaji: TUOMS PRESS, Tabriz University of Medical Sciences.

Mapitio ya wenzao: Advanced Pharmaceutical Bulletin ni jarida rasmi lililopitiwa na wenzao, la taaluma nyingi na ufikiaji wazi.

Leseni: Creative Commons Attribution — CC BY. PDF inaeleza wazi kwamba matumizi, usambazaji na uzalishaji upya unaruhusiwa mradi chanzo na waandishi watajwe.

Idhini ya kimaadili: Ethics Committee of the Faculty of Health Sciences, Respati University, Yogyakarta; namba ya idhini 051/FIKES/PL/III/2023.

Ufadhili: Utafiti ulifadhiliwa na mwandishi wa mawasiliano kwa rasilimali zake mwenyewe na haukupokea msaada wa nje wa kifedha kutoka shirika lolote.

Mgongano wa maslahi: Waandishi hawakuripoti mgongano wa maslahi unaowezekana.

Upatikanaji wa data: PDF kuu haina sehemu tofauti ya Data Availability.

Faili ya ziada: Chanzo kinataja spektra ya SEM-EDS kama Figure S1 na matokeo ya uchambuzi wa spektra ya EDS kama Table S1 katika material ya ziada.

Mchango sawa: Chanzo hakina tamko la mchango sawa au uandishi wa kwanza wa pamoja.

Michango ya waandishi: Uundaji wa dhana: Agustina Setiawati. Usimamizi wa data: Agustina Setiawati. Uchambuzi rasmi: Agustina Setiawati, Cheryn Ivana, Nyoman Bayu Wisnu Kencana. Upatikanaji wa ufadhili: Agustina Setiawati. Utafiti: Agustina Setiawati. Mbinu: Cheryn Ivana, Hendrik Satria Dwi Putra, Nyoman Bayu Wisnu Kencana. Usimamizi wa mradi: Hendrik Satria Dwi Putra, Nyoman Bayu Wisnu Kencana. Rasilimali: Agustina Setiawati. Programu: Cheryn Ivana, Hendrik Satria Dwi Putra. Usimamizi: Agustina Setiawati. Uthibitishaji: Agustina Setiawati. Uonyeshaji: Hendrik Satria Dwi Putra. Rasimu ya kwanza: Cheryn Ivana, Agustina Setiawati. Mapitio na uhariri: Agustina Setiawati.

Dokezo la ulinganifu wa ndani wa chanzo 1 — kiwango cha deacetylation: Kitosani ya ganda la kamba ilipimwa kuwa DD=%77,22 na kitosani ya kibiashara DD=%69,87. Hata hivyo, muhtasari unahusisha kuvimba na degradation ya chini katika kiunzi cha kamba na “DD ya chini”. Thamani zilizopimwa haziungi mkono kauli hii.

Dokezo la ulinganifu wa ndani wa chanzo 2 — mlinganyo wa degradation: Chanzo kinafafanua \(W_0\) kama wingi wa awali kavu na \(W_1\) kama wingi kavu baada ya degradation huku kikichapisha mlinganyo kama \((W_1-W_0)/W_0\times100\). Mwelekeo wa ishara ya fomula haulingani na matokeo chanya ya upotevu wa wingi.

Dokezo la ulinganifu wa ndani wa chanzo 3 — kipenyo cha vinyweleo vya ndani: Kipenyo cha vinyweleo vya ndani cha kiunzi cha ganda la kamba kimeandikwa kuwa 107,56 µm katika maandishi, huku mkengeuko wa kawaida ukichapishwa kwa namna iliyoharibika ya “32.32.72 µm”. Verianla haijakadiria na kusahihisha thamani hii.

Dokezo la ulinganifu wa ndani wa chanzo 4 — porositi: Maandishi yanaandika %61,85 ± 2,61 na %64,71 ± 0,77 kwa viunzi vya kibiashara na vya kamba mtawalia, huku mpangilio wa nguzo/legenda wa Kielelezo 3f ukionyesha kwa mtazamo upangaji wa makundi ulio kinyume.

Dokezo la ulinganifu wa ndani wa chanzo 5 — uimara wa kubanwa: Ingawa thamani za chanzo ni 0,97 na 0,991 MPa, katika aya ileile masafa ya mfupa wa cancellous yanatolewa kuwa 2–12 MPa. Kwa hiyo sentensi inayosema kwamba thamani za kiunzi ziko katika masafa ya 2–12 MPa hailingani kwa namba. Chanzo pia kinasema mara moja baadaye kwamba uimara wa kimakanika hautimizi vigezo vya uhandisi wa tishu za mfupa.

Dokezo la ulinganifu wa ndani wa chanzo 6 — muda wa MTT: Mbinu inataja utamaduni wa 96 saa, lakini matokeo yana data hadi 144 saa. Maelezo ya Kielelezo 5 yanataja 24, 48 na 144 saa, ingawa maandishi ya matokeo na grafu pia yanajumuisha thamani ya 96 saa.

Dokezo la ulinganifu wa ndani wa chanzo 7 — maelezo ya kielelezo cha kuvimba/degradation: Baadhi ya nyakati katika maelezo ya Kielelezo 4 hazilingani kikamilifu na mfululizo wa kuvimba wa 1, 3, 6, 12, 24 saa na mfululizo wa degradation wa 1, 2, 3, 4 wiki katika maandishi ya matokeo.

Dokezo la takwimu: Kuna taarifa ya n=5 katika vipimo vya kipenyo cha vinyweleo na porositi, n=3 katika uimara wa kubanwa na n=4 katika tathmini ya MTT ya Kielelezo 5. Hata hivyo, PDF kuu hairipoti sehemu tofauti ya uchambuzi wa takwimu, jaribio la hypothesis lililotumika, thamani ya p au kizingiti cha umuhimu. Kwa hiyo kauli za “significant” katika maandishi hazijapanuliwa kuwa ushahidi wa kina wa kitakwimu.

Kikomo kikuu cha kibiolojia: Utafiti unategemea utamaduni wa seli wa MG-63 wa in vitro. Hakuna modeli ya mnyama, jaribio la binadamu au upandikizaji wa kasoro halisi ya mfupa uliofanywa.

Kikomo cha osteoconduction: Chanzo kinahusisha matokeo ya kushikamana na proliferation ya seli na uwezo wa osteoconduction; hata hivyo, ukuaji wa in vivo wa mfupa mpya kwenye uso wa kiunzi haukupimwa moja kwa moja.

Kikomo cha kimakanika: Uimara wa kubanwa wa takriban 1 MPa uko chini ya masafa ya 2–12 MPa ya mfupa wa cancellous yaliyotolewa na chanzo chenyewe; matokeo hayapaswi kufasiriwa kama uthibitisho wa utoshelevu wa graft ya kliniki ya mfupa inayobeba mzigo.