Chitosan film grafted with FGF-2-Fibronectin9-10 fusion protein for tissue regeneration therapy

Abstract

The design of biomaterials containing specific ligands on the surface offers the possibility of creating materials that can interact with and potentially control cell behavior. Coating of biomaterial surface with cell adhesive molecules provides a strong mechanical contact between cells and the surface. Cell adhesion is mediated by integrins, a class of heterodimeric transmembrane cell receptors that bind selectively to different proteins of the extracellular matrix (ECM). Binding of ECM proteins often effects a signal transduction, for example, cell proliferation and apoptosis are two contrary effects that are both integrin-dependent. Chitosan has been widely researched in the field of biomedical applications and fibronectin (FN) is a major ECM component used by many cell types. Also, fibroblast growth factors (FGFs) are important signaling molecules that play key roles in the control of biological activities. Therefore, chitosan grafted with FGF-2-Fibronectin9-10 fusion protein, biomimetic polymer surface, could be provided as a material for tissue engineering. In this study, the attachment of osteoblasts on substrates that had been grafted with cell adhesion proteins was investigated. ;흔히 쓰이는 생체재료 표면에 특이적으로 세포와 반응하는 단백질 리간드를 부착시켜 세포 활동을 조절할 수 있는 새로운 생체 유사성 임플란트를 개발할 수 있다. 세포와 친화적으로 반응하는 물질을 생체재료 표면에 코팅시켜 세포와 생체재료 표면사이의 물리적 친화성을 크게 높일 뿐만 아니라 세포의 증식을 향상시킬 수도 있다. 여기서 세포의 부착은 extracellular matrix (ECM) 내의 단백질에 선택적으로 결합되는 heterodimeric transmembrane 세포 receptor의 일종인 integrin이 담당하게 되는데, 이러한 integrin이 ECM 단백질 성분과 결합하게 되면 signal transduction에 영향을 미치게 된다. 현재 키토산은 여러 의용 공학 분야에서 광범위하게 응용, 연구되고 있는 생체재료 중의 하나이다. 그리고 fibronectin (FN)은 많은 세포들이 가지고 있는 중요한 ECM의 한 종류이며, ibroblast growth factors (FGFs) 역시 생물학적 활동을 조절하는데 중요한 역할을 담당하는 성장 인자 중의 하나이다. 따라서, 새롭게 재구성된 FGF-2-FN9-10 융합 단백질을 만들어서 이를 키토산막에 코팅하여 생체모방성 생체재료를 개발하는 것에 이 연구의 초점을 맞추었다. 여기서 표면개질된 키토산막 및 대조군 키토산막에는 Human Osteogenic Sarcoma (HOS) 세포를 배양하여 그 세포의 증식 및 분화를 관찰하였다. 실험 결과, 융합 단백질로 표면개질된 키토산막에서 세포활동이 활발하게 나타났으며 더욱 생체 친화적인 양상을 보였다.