Folic Acid Releasing Thermogel As a 3D Scaffold for Chondrogenic Differentiation of Mesenchymal Stem Cells

Abstract

Thermogel, which is an aqueous solution of poly(ethylene glycol)-poly(L-alanine) (PEG-PA), containing folic acid (FA) and tonsil-derived mesenchymal stem cells (TMSCs) was prepared through thermally sol-gel transition for three dimensional cell culture system. FA was released fast from the PEG-PA hydrogel (5 wt.%) during 3days of the culture period. The system of thermogel exhibited significant expressions of the chondrogenic biomarker at mRNA and protein levels. Compared with the 3D system of TMSCs cultured in the only thermogel, thermogel with FA exhibited higher expression of type 2 collagen which is one of the chondrogenic biomarker. Furthermore, the biomarker of proteoglycan assayed by safranin O staining enhanced by folic acid treatment. When all these experimental results were combined, FA was similarly or significantly more effective in chondrogenesis of TMSCs than kartogenin (KGN), a well-known promoter for chondrogenesis of MSCs which was used as a positive control. This study suggests that the thermogel of PEG-PA containing TMSCs and FA is greatly promising for a tissue engineering system. ;한 번에 주사 가능한 조직 공학 시스템으로써, 고분자 수용액의 열 겔화를 통해 편도 유래 중갑엽 줄기세포와 엽산을 포함하는 폴리(에틸렌 글라이콜)-폴리 알라닌 하이드로겔을 제조하였다. 엽산은 3차원 세포 배양 기간의 초기 3일 동안 폴리(에틸렌 글라이콜)-폴리 알라닌 하이드로겔 (5 중량 %) 로부터 빠르게 방출되었다. 주사 가능한 시스템은 mRNA 및 단백질 수준에서 연골 생물 지표인 타입 2 콜라젠의 뚜렷한 발현을 나타냈다. 또한, 사프라닌 O 염색법으로 분석한 프로테오글리칸의 바이오 마커는 엽산 처리로 향상되었다. 이러한 모든 실험 결과로 보아, 엽산은 양성 대조군으로 사용된 중간엽 줄기세포의 연골 형성 촉진제인 카토제닌보다 편도 유래 중간엽 줄기세포의 연골 형성에 비슷하거나 더 효과적이었다. 이 연구는 편도 유래 줄기세포와 엽산을 포함하는 폴리(에틸렌 글라이콜)-폴리 알라닌 써모젤이 조직 공학 시스템에 매우 유망함을 시사한다.