Bioorthogonal Click Chemistry Enables Stable Cell Attachment to Silk Fibroin Scaffolds for Tissue Engineering Applications: Proof of Concept in Neural Regeneration.

چکیده اصلی

Tissue engineering seeks effective strategies to integrate cells into scaffolds while preserving spatial organization and stability. Conventional approaches based on extracellular matrix molecules or adhesion peptides often provide weak and nonspecific attachments, limiting robust assembly of complex cellular architectures. Here, we investigate biorthogonal click chemistry to address these limitations. By enabling covalent cell-biomaterial bonding through strain-promoted azide-alkyne cycloaddition (SPAAC), we achieved stable cell-scaffold integration. As a proof of concept, we engineered artificial Bands of Büngner-like scaffolds by functionalizing silk microfibers with cyclooctyne groups and metabolically engineering Schwann cells to present azide functionalities. Over 15 days in vitro, these biohybrid scaffolds supported directed neurite outgrowth, preserved metabolic activity, and increased nerve growth factor levels at early time points. Our results support click chemistry as a robust strategy for assembling stable cell-laden scaffolds while preserving biological function, potentially enabling the tailored design of complex cellular architectures and microenvironments for tissue engineering applications.

ترجمه فارسی چکیده

مهندسی بافت به دنبال استراتژی‌های مؤثری برای ادغام سلول‌ها در سکافولدها در حالی که سازمان‌دهی مکانی و پایداری حفظ می‌شود، است. رویکردهای متداول مبتنی بر مولکول‌های ماتریس خارج سلولی یا پپتیدهای چسبندگی اغلب اتصالات ضعیف و غیراختصاصی ارائه می‌دهند که ساختارهای پیچیده بافتی سلولی را محدود می‌کنند. در اینجا، ما شیمی کلیک بیورهتونال را برای غلبه بر این محدودیت‌ها بررسی می‌کنیم. با امکان‌بندی پیوند کووالانسی سلول-بافته‌ماده از طریق اتصال حلقه‌ای آزید-آلکین تقویت‌شده توسط تنش (SPAAC)، ما اتصال پایدار سلول-سکافولد را به دست آوردیم. به عنوان اثبات مفهوم، ما سکافولدهای مصنوعی مشابه نوارهای بونگر را با تزریق گروه‌های سیکلو‌اوکتین به فیبرهای ریز ابریشم و مهندسی متابولیک سلول‌های شوان برای ارائه عملکردهای آزید مهندسی کردیم. در بیش از ۱۵ روز در vitro، این سکافولدهای بیوهیبرید رشد نورون‌های هدایت‌شده را پشتیبانی کردند، فعالیت متابولیک را حفظ کردند و سطوح عامل رشد عصبی را در نقاط زمانی اولیه افزایش دادند. نتایج ما شیمی کلیک را به عنوان یک استراتژی قوی برای ساخت سکافولدهای پر از سلول پایدار در حالی که عملکرد زیستی حفظ می‌شود، پشتیبانی می‌کنند که به طور بالقوه امکان طراحی سفارشی ساختارهای پیچیده بافتی سلولی و محیط‌های میکرو برای کاربردهای مهندسی بافت را فراهم می‌کند.

متن کامل اصلی