Generation of Probiotic-Based Multifunctional Hydrogels Capable of Carrying Oxygen and Anti-Inflammatory Drugs and Their Effect on Cell Viability Under Hypoxic Conditions.

چکیده اصلی

Hypoxia and chronic inflammation have an interdependent relationship, as they stimulate each other. Under inflammation, hypoxia occurs in tissues and under hypoxia, transcription factors induce overproduction of pro-inflammatory cytokines, causing the chronic inflammatory process. There are very few studies that combine O2 with anti-inflammatory agents to simultaneously reduce the effects of hypoxia and inflammation. However, despite the important role of probiotic metabolites in regulating pro-inflammatory cytokines, none of these studies have addressed the combined use of O2, anti-inflammatory agents, and probiotic metabolites to effectively inhibit the harmful effects of hypoxia and inflammation. In this context, we report a biomaterial (GA-RutPMOF-CAP) consisting of a GelMA-Alginate (GA) hydrogel matrix incorporating rutin-loaded, perfluorocarbon-functionalized periodic mesoporous organosilica (RutPMOF) nanoparticles and probiotic-loaded alginate microcapsules (CAP), capable of delivering sustained O2, probiotic-derived metabolites, and pH-sensitive anti-inflammatory drug release. GA-RutPMOF-CAP, which provides approximately 90% release of the anti-inflammatory drug (Rut) at pH 6.0, > 5% O2 release within the first 5 days under hypoxic conditions, and release of probiotic metabolites over a 7-day incubation period. GA-RutPMOF-CAP does not increase the production of reactive oxygen species (ROS) during 1 and 7 day incubation periods under hypoxic conditions. Furthermore, GA-RutPMOF-CAP supports cell viability under hypoxia and promotes a decrease in TNF-α levels under LPS-stimulated normoxic conditions; this demonstrates that GA-RutPMOF-CAP has beneficial effects on cells under inflammatory-like conditions.

ترجمه فارسی چکیده

هیپوکسی و التهاب مزمن رابطه‌ای وابسته به هم دارند و از یکدیگر تحریک می‌شوند. در این مطالعه، ماده زیستی GA-RutPMOF-CAP گزارش شده است که شامل ماتریس هیدروژل GelMA-Alginate (GA)، نانوذرات RutPMOF بارگذاری شده روتین و میکروکپسول‌های آلژینات بارگذاری شده پروبیوتیک (CAP) است. این ماده قادر به تحویل پایدار اکسیژن، متابولیت‌های حاصل از پروبیوتیک و آزادسازی داروی ضدالتهابی حساس به pH است. نتایج نشان می‌دهد که GA-RutPMOF-CAP در pH 6.0 حدود 90٪ آزادسازی داروی ضدالتهابی (Rut) را نشان می‌دهد، بیش از 5٪ آزادسازی اکسیژن در ۵ روز اول در شرایط هیپوکسی و آزادسازی متابولیت‌های پروبیوتیک در طول ۷ روز آگلومراسیون. این ماده تولید رادیکال‌های اکسیژن خنثی (ROS) را در طول ۱ و ۷ روز آگلومراسیون در شرایط هیپوکسی افزایش نمی‌دهد. علاوه بر این، GA-RutPMOF-CAP پایداری سلولی را در هیپوکسی پشتیبانی می‌کند و سطح TNF-α را در شرایط نرمالوکسی تحت تحریک LPS کاهش می‌دهد.

متن کامل اصلی