Decellularized Biohybrid Nerve Promotes Motor Axon Projections.
bioelectronics
conducting polymers
motor axons
pedot
spinal spheroids
Journal
Advanced healthcare materials
ISSN: 2192-2659
Titre abrégé: Adv Healthc Mater
Pays: Germany
ID NLM: 101581613
Informations de publication
Date de publication:
01 Sep 2024
01 Sep 2024
Historique:
revised:
15
08
2024
received:
20
05
2024
medline:
2
9
2024
pubmed:
2
9
2024
entrez:
2
9
2024
Statut:
aheadofprint
Résumé
Developing nerve grafts with intact mesostructures, superior conductivity, minimal immunogenicity, and improved tissue integration is essential for the treatment and restoration of neurological dysfunctions. A key factor is promoting directed axon growth into the grafts. To achieve this, biohybrid nerves are developed using decellularized rat sciatic nerve modified by in situ polymerization of poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT). Nine biohybrid nerves are compared with varying polymerization conditions and cycles, selecting the best candidate through material characterization. These results show that a 1:1 ratio of FeCl
Identifiants
pubmed: 39219219
doi: 10.1002/adhm.202401875
doi:
Types de publication
Journal Article
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e2401875Subventions
Organisme : Belle Carnell Regenerative Neurorehabilitation
Organisme : Northwestern University Center for Advanced Microscopy
ID : CCSG P30 CA060553
Organisme : Soft and Hybrid Nanotechnology Experimental (SHyNE) Resource
ID : NSF ECCS-2025633
Organisme : Materials Research Science and Engineering Center
ID : NSF DMR-2308691
Organisme : Office of Naval Research Global
ID : N00014-20-1-2777
Organisme : Division of Electrical, Communications and Cyber Systems
ID : 2023849
Informations de copyright
© 2024 The Author(s). Advanced Healthcare Materials published by Wiley‐VCH GmbH.
Références
C. P. Bellaire, D. C. Inglesby, N. F. Marayati, A. J. Warburton, E. Melamed, Ann. Plast. Surg. 2021, 87, 179.
a) A. E. Rochford, A. Carnicer‐Lombarte, M. Kawan, A. Jin, S. Hilton, V. F. Curto, A. L. Rutz, T. Moreau, M. R. N. Kotter, G. G. Malliaras, D. G. Barone, Sci. Adv. 2023, 9, add8162;
b) A. S. Mehta, A. Singh, Dev. Biol. 2019, 453, 111;
c) S. Grade, M. Götz, NPJ Regener. Med. 2017, 2, 29.
H. J. Seddon, Brain 1943, 66, 237.
E. C. Sanchez, Neurol. Res. 2007, 29, 184.
S. Vijayavenkataraman, Acta Biomater. 2020, 106, 54.
L. A. McMorrow, P. Czarnecki, A. J. Reid, P. Tos, J. Hand Surg. 2024, 49, 698.
G. D. Bittner, J. S. Bushman, C. L. Ghergherehchi, K. C. S. Roballo, J. T. Shores, T. A. Smith, J. Neuroinflamm. 2022, 19, 60.
F. Mankavi, R. Ibrahim, H. Wang, Nanomaterials 2023, 13, 2528.
a) E. Contreras, S. Bolívar, N. Nieto‐Nicolau, O. Fariñas, P. López‐Chicón, X. Navarro, E. Udina, Cell Tissue Res. 2022, 390, 355;
b) M. S. Zaman, Z. F. Khosravieh, M. Ahssan, M. Salehiamin, S. Ghoraishizadeh, F. Darvishnia, E. Rahmani, J. Esmaeili, Mater. Today Commun. 2024, 39, 109204.
A. Hopf, L. Al‐Bayati, D. J. Schaefer, D. F. Kalbermatten, R. Guzman, S. Madduri, Bioengineering 2022, 9, 412.
G.‐H. Han, J. Peng, P. Liu, X. Ding, S. Wei, S. Lu, Y. Wang, Neural Regener. Res. 2019, 14, 1343.
a) M. J. Buckenmeyer, T. J. Meder, T. A. Prest, B. N. Brown, Methods 2020, 171, 41;
b) P. H. Suss, V. S. T. Ribeiro, C. E. Motooka, L. C. de Melo, F. F. Tuon, Cell Tissue Banking 2022, 23, 511.
a) S. Pandey, J. Mudgal, J. Neuroimmune Pharmacol. 2022, 17, 398;
b) C. Wei, Y. Guo, Z. Ci, M. Li, Y. Zhang, Y. Zhou, Biomed. Pharmacother. 2024, 175, 116645.
a) R. P. Trueman, O. Guillemot‐Legris, H. T. Lancashire, A. S. Mehta, J. Tropp, R. E. Daso, J. Rivnay, A. B. Tabor, J. B. Phillips, B. C. Schroeder, Adv. Eng. Mater. 2024, 26, 2301488;
b) D. J. Lomboni, A. Ozgun, T. V. de Medeiros, W. Staines, R. Naccache, J. Woulfe, F. Variola, Adv. Healthcare Mater. 2024, 13, 2301894;
c) L. Wang, Y. Wu, T. Hu, P. X. Ma, B. Guo, Acta Biomater. 2019, 96, 175;
d) J. Park, J. Jeon, B. Kim, M. S. Lee, S. Park, J. Lim, J. Yi, H. Lee, H. S. Yang, J. Y. Lee, Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 2003759;
e) Z. Zhang, M. Ma, Biomed. Eng. Online 2024, 23, 40.
a) J. Tropp, A. S. Mehta, X. Ji, A. Surendran, R. Wu, E. A. Schafer, M. M. Reddy, S. P. Patel, A. J. Petty II, J. Rivnay, Chem. Mater. 2023, 35, 41;
b) R. A. Lehane, A. Gamero‐Quijano, S. Malijauskaite, A. Holzinger, M. Conroy, F. Laffir, A. Kumar, U. Bangert, K. McGourty, M. D. Scanlon, J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 4853.
a) I. Gulati, K. Satyam, P. Chandra, Regener. Eng. Transl. Med. 2024;
b) J. Leal, N. Jedrusik, S. Shaner, C. Boehler, M. Asplund, Biomaterials 2021, 275, 120949;
c) M. ElMahmoudy, V. F. Curto, M. Ferro, A. Hama, G. G. Malliaras, R. P. O'Connor, S. Sanaur, J. Appl. Polym. Sci. 2019, 136, 47029;
d) A. Magaz, B. F. Spencer, J. G. Hardy, X. Li, J. E. Gough, J. J. Blaker, ACS Biomater. Sci. Eng. 2020, 6, 6906;
e) T. Marques‐Almeida, S. Lanceros‐Mendez, C. Ribeiro, Adv. Healthcare Mater. 2024, 13, 2301494.
a) B. Guo, P. X. Ma, Biomacromolecules 2018, 19, 1764;
b) A. J. Petty II, R. L. Keate, B. Jiang, G. A. Ameer, J. Rivnay, Chem. Mater. 2020, 32, 4095;
c) C. Xu, S. Guan, S. Wang, W. Gong, T. Liu, X. Ma, C. Sun, Mater. Sci. Eng., C. 2018, 84, 32;
d) R. Acharya, S. D. Dutta, T. V. Patil, K. Ganguly, A. Randhawa, K.‐T. Lim, J. Funct. Biomater. 2023, 14, 523;
e) Q. Wang, Y. Wei, X. Yin, G. Zhan, X. Cao, H. Gao, Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2400217.
M. G. Urbanchek, B. S. Shim, Z. Baghmanli, B. Wei, K. Schroeder, N. B. Langhals, R. M. Miriani, B. M. Egeland, D. R. Kipke, D. C. Martin, P. S. Cederna, presented at 26th Southern Biomedical Engineering Conference SBEC, College Park, Maryland, USA, April 2010;
a) A. R. Shoemaker, I. E. Jones, K. D. Jeffris, G. Gabrielli, A. G. Togliatti, R. Pichika, E. Martin, E. Kiskinis, C. K. Franz, J. D. Finan, Dis. Model Mech. 2021, 14, dmm048916;
b) W. H. Chooi, C. Y. Ng, V. Ow, J. Harley, W. Ng, J.‐H. Hor, K. E. Low, B. Malleret, K. Xue, S.‐Y. Ng, Adv. Healthcare Mater. 2023, 12, 2202342.
a) M. Sondell, G. Lundborg, M. Kanje, Brain Res. 1998, 795, 44;
b) C.‐Y. Yang, W.‐Y. Huang, L.‐H. Chen, N.‐W. Liang, H.‐C. Wang, J. Lu, X. Wang, T.‐W. Wang, J. Mater. Chem. B. 2021, 9, 567.
a) E. A. Ostrakhovitch, J. C. Byers, K. D. O'Neil, O. A. Semenikhin, Arch. Biochem. Biophys. 2012, 528, 21;
b) M. N. Gueye, A. Carella, J. Faure‐Vincent, R. Demadrille, J.‐P. Simonato, Prog. Mater. Sci. 2020, 108, 100616.
A. Escobar, A. Serafin, M. R. Carvalho, M. Culebras, A. Cantarero, A. Beaucamp, R. L. Reis, J. M. Oliveira, M. N. Collins, Adv. Compos. Hybrid Mater. 2023, 6, 118.
D. Minudri, D. Mantione, A. Dominguez‐Alfaro, S. Moya, E. Maza, C. Bellacanzone, M. R. Antognazza, D. Mecerreyes, Adv. Electron. Mater. 2020, 6, 2000510.
A. S. Mehta, S. Teymoori, C. Recendez, D. Fregoso, A. Gallegos, H.‐Y. Yang, E. Aslankoohi, M. Rolandi, R. R. Isseroff, M. Zhao, M. Gomez, Sci. Rep. 2023, 13, 16885.
a) G. Rosso, J. Guck, APL Bioeng. 2019, 3, 036107;
b) J. M. Kerns, Tech. Reg. Anesth. Pain Manage. 2008, 12, 127.
a) T.‐R. Lv, W.‐H. Zhang, Y.‐Q. Yang, J.‐C. Zhang, M.‐J. Yin, Z. Yin, K.‐T. Yong, Q.‐F. An, Small 2023, 19, 2301071;
b) N. A. Zubair, N. A. Rahman, H. N. Lim, Y. Sulaiman, Nanoscale Res. Lett. 2017, 12, 113.
a) M. Georgiou, S. C. Bunting, H. A. Davies, A. J. Loughlin, J. P. Golding, J. B. Phillips, Biomaterials 2013, 34, 7335;
b) Y. Hu, H. Zhang, H. Wei, H. Cheng, J. Cai, X. Chen, L. Xia, H. Wang, R. Chai, Eng. Regener. 2022, 3, 154;
c) W. Zhou, M. S. U. Rahman, C. Sun, S. Li, N. Zhang, H. Chen, C. C. Han, S. Xu, Y. Liu, Adv. Mater. 2024, 36, 2307805;
d) P. A. Ramesh, S. Sethuraman, A. Subramanian, ACS Biomater. Sci. Eng. 2024, 10, 2001.
a) O. E. Orisakwe, C. N. Amadi, C. Frazzoli, J. Toxicol. 2020, 2020, 19285;
b) Z. Y. Gou, L. Li, Q. L. Fan, X. J. Lin, Z. Y. Jiang, C. T. Zheng, F. Y. Ding, S. Q. Jiang, J. Anim. Physiol. Anim. Nutr. 2018, 102, 924;
c) K. Roemhild, F. von Maltzahn, R. Weiskirchen, R. Knüchel, S. von Stillfried, T. Lammers, Trends Pharmacol. Sci. 2021, 42, 640;
d) E. Charlebois, K. Pantopoulos, Nutrients 2023, 15, 2441.
P. Humpolíček, V. Kašpárková, J. Pacherník, J. Stejskal, P. Bober, Z. Capáková, K. A. Radaszkiewicz, I. Junkar, M. Lehocký, Mater. Sci. Eng. C Mater. Biol. Appl. 2018, 91, 303.
a) B. Huzum, B. Puha, R. M. Necoara, S. Gheorghevici, G. Puha, A. Filip, P. D. Sirbu, O. Alexa, Exp. Ther. Med. 2021, 22, 1315;
b) M. Assad, N. Jackson, in Encyclopedia of Biomedical Engineering, (Ed: R. Narayan), Elsevier, Amsterdam 2019, p. 281;
c) H. Iqbal, T. Keshavarz, in Biomedical Composites, Elsevier, Amsterdam 2017.
a) H. Huang, W. Lai, M. Cui, L. Liang, Y. Lin, Q. Fang, Y. Liu, L. Xie, Sci. Rep. 2016, 6, 25518;
b) C.‐H. Ooi, Y. P. Ling, W. Z. Abdullah, A. Z. Mustafa, S.‐Y. Pung, F.‐Y. Yeoh, J. Mater. Sci.: Mater. Med. 2019, 30, 44.
I. Lee, A. Surendran, S. Fleury, I. Gimino, A. Curtiss, C. Fell, D. J. Shiwarski, O. Refy, B. Rothrock, S. Jo, T. Schwartzkopff, A. S. Mehta, Y. Wang, A. Sipe, S. John, X. Ji, G. Nikiforidis, A. W. Feinberg, J. Hester, D. J. Weber, O. Veiseh, J. Rivnay, T. Cohen‐Karni, Nat. Commun. 2023, 14, 7019.
a) L. R. Doblado, C. Martinez‐Ramos, J. M. Garcia‐Verdugo, V. Moreno‐Manzano, M. M. Pradas, J. Neural Eng. 2021, 18, 0460c5;
b) H. Khan, N. Perera, Orthopaed. Trauma 2020, 34, 168;
c) Q. Min, D. B. Parkinson, X. P. Dun, Glia 2021, 69, 235.
a) D. Grinsell, C. P. Keating, Biomed Res. Int. 2014, 2014, 698256;
b) T. Kornfeld, A. Borger, C. Radtke, Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 3515;
c) R. Rebowe, A. Rogers, X. Yang, S. C. Kundu, T. L. Smith, Z. Li, J. Hand Microsurg. 2018, 10, 61;
d) F. G. Roca, L. G. Santos, M. M. Roig, L. M. Medina, C. Martínez‐Ramos, M. M. Pradas, Biomedicines 2022, 10, 963;
e) J. Song, J. Dong, Z. Yuan, M. Huang, X. Yu, Y. Zhao, Y. Shen, J. Wu, M. El‐Newehy, M. M. Abdulhameed, B. Sun, J. Chen, X. Mo, Adv. Healthcare Mater. 2024, 2401160.
J. E. Isaacs, J. J. Drinane, Hand Clin. 2024, 40, 357.
P. Zarrintaj, E. Zangene, S. Manouchehri, L. M. Amirabad, N. Baheiraei, M. R. Hadjighasem, M. Farokhi, M. R. Ganjali, B. W. Walker, M. R. Saeb, M. Mozafari, S. Thomas, N. Annabi, Appl. Mater. Today 2020, 20, 100784.
a) L. Bao, J. Tang, F. F. Hong, X. Lu, L. Chen, Carbohydr. Polym. 2020, 239, 116246;
b) A. Ebner, S. Gallo, J. Castellano, M. Filartiga, A. Haarstad, C. Pries, K. Gahlbeck, M. McMahon, C. Herrera, M. Avila, K. Schankereli, R. Murphy, M. Stenoien, Z. Syedain, H. Wasse, J. Vasc. Access 2023, 25, 11297298221147709;
c) D. M. Ibrahim, A. Fomina, C. V. C. Bouten, A. I. P. M. Smits, Adv. Drug Delivery Rev. 2023, 201, 115085;
d) M. J. Moore, R. P. Tan, N. Yang, J. Rnjak‐Kovacina, S. G. Wise, Trends Biotechnol. 2022, 40, 693.
S. Zhao, A. S. Mehta, M. Zhao, Cell. Mol. Life Sci. 2020, 77, 2681.
a) V. Guarino, M. A. Alvarez‐Perez, A. Borriello, T. Napolitano, L. Ambrosio, Adv. Healthcare Mater. 2013, 2, 218;
b) S. Sirivisoot, R. Pareta, B. S. Harrison, Interface Focus 2014, 4, 20130050.
E. Ostrakhovitch, J. Byers, K. O'Neil, O. Semenikhin, Arch. Biochem. Biophys. 2012, 528, 21.
M. Mirabedin, H. Vergnes, N. Caussé, C. Vahlas, B. Caussat, Synth. Met. 2020, 266, 116419.
S. Cai, C. Wu, W. Yang, W. Liang, H. Yu, L. Liu, Nanotechnol. Rev. 2020, 9, 971.
M. Bianchi, S. Guzzo, A. Lunghi, P. Greco, A. Pisciotta, M. Murgia, G. Carnevale, L. Fadiga, F. Biscarini, ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 59224.
H. Zhang, D. Xu, B. Zhang, X. Li, M. Li, C. Zhang, H. Wang, Y. Zhao, R. Chai, Adv. Sci. 2024, 11, 2400827.
J. H. Min, M. Patel, W. G. Koh, Polymers 2018, 10, 1078.
a) T. Kornfeld, P. M. Vogt, C. Radtke, Wien. Med. Wochenschr. 2019, 169, 240;
b) Z. Yu, H. Li, P. Xia, W. Kong, Y. Chang, C. Fu, K. Wang, X. Yang, Z. Qi, J. Biol. Eng. 2020, 14, 22.
T. Führmann, P. N. Anandakumaran, M. S. Shoichet, Adv. Healthcare Mater. 2017, 6, 1601130.
a) M. Nalezinková, Thromb. Res. 2020, 195, 146;
b) J. C. Clauser, J. Maas, J. Arens, T. Schmitz‐Rode, U. Steinseifer, B. Berkels, ACS Biomater. Sci. Eng. 2021, 7, 553.
H.‐Y. Ko, S. Huh, Handbook of Spinal Cord Injuries and Related Disorders: A Guide to Evaluation and Management, Springer, Singapore 2021, p. 1.
Y. Maury, J. Côme, R. A. Piskorowski, N. Salah‐Mohellibi, V. Chevaleyre, M. Peschanski, C. Martinat, S. Nedelec, Nat. Biotechnol. 2015, 33, 89.
a) S. E. Park, J. Ahn, H.‐E. Jeong, I. Youn, D. Huh, S. Chung, NPG Asia Mater. 2021, 13, 2.
b) L. Yildirimer, Q. Zhang, S. Kuang, C.‐W. J. Cheung, K. A. Chu, Y. He, M. Yang, X. Zhao, Biofabrication 2019, 11, 032003.
a) E. V. Alakpa, A. Bahrd, K. Wiklund, M. Andersson, L. N. Novikov, C. Ljungberg, P. Kelk, Gels 2023, 9, 172;
b) S. J. Hörner, N. Couturier, D. C. Gueiber, M. Hafner, R. Rudolf, Cells 2022, 11, 3753.
a) Y. Tao, Methods Mol. Biol. 2013, 1018, 93;
b) M. El Soury, D. García‐García Ó, M. Moretti, I. Perroteau, S. Raimondo, A. B. Lovati, V. Carriel, Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 2389.
a) K. H. Hong, K. W. Oh, T. J. Kang, J. Appl. Polym. Sci. 2005, 97, 1326;
b) A. Peramo, M. G. Urbanchek, S. A. Spanninga, L. K. Povlich, P. Cederna, D. C. Martin, Tissue Eng., Part A. 2008, 14, 423.
a) R. L. Keate, J. Tropp, C. P. Collins, H. O. T. Ware, A. J. Petty Ii, G. A. Ameer, C. Sun, J. Rivnay, Macromol. Biosci. 2022, 22, 2200103;
b) J. Liu, Y. S. Kim, C. E. Richardson, A. Tom, C. Ramakrishnan, F. Birey, T. Katsumata, S. C. Chen, C. Wang, X. Wang, L. M. Joubert, Y. W. Jiang, H. L. Wang, L. E. Fenno, J. B. H. Tok, S. P. Pasca, K. Shen, Z. A. Bao, K. Deisseroth, Science 2020, 367, 1372.
a) G. Wu, M. Gotthardt, M. Gollasch, Sci. Rep. 2020, 10, 18784;
b) J.‐W. Wang, K. Yu, M. Li, J. Wu, J. Wang, C.‐W. Wan, C.‐L. Xiao, B. Xia, J. Huang, Sci. Rep. 2022, 12, 8717.
H. Ryu, Y. Park, H. Luan, G. Dalgin, K. Jeffris, H.‐J. Yoon, T. S. Chung, J. U. Kim, S. S. Kwak, G. Lee, H. Jeong, J. Kim, W. Bai, J. Kim, Y. H. Jung, A. K. Tryba, J. W. Song, Y. Huang, L. H. Philipson, J. D. Finan, J. A. Rogers, Adv. Mater. 2021, 33, 2100026.
a) G. Krauss, F. Meichsner, A. Hochgesang, J. Mohanraj, S. Salehi, P. Schmode, M. Thelakkat, Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2010048;
b) N. Rbia, L. F. Bulstra, E. A. Lewallen, S. E. R. Hovius, A. J. van Wijnen, A. Y. Shin, J. Plast. Reconstr. Aesthet. Surg. 2019, 72, 1316;
c) J. Tropp, C. P. Collins, X. Xie, R. E. Daso, A. S. Mehta, S. P. Patel, M. M. Reddy, S. E. Levin, C. Sun, J. Rivnay, Adv. Mater. 2024, 36, 2306691.
N. Rbia, L. F. Bulstra, A. T. Bishop, A. J. van Wijnen, A. Y. Shin, Plast. Reconstr. Surg. 2018, 142, 402.
a) K. G. Ozdemir, H. Yilmaz, S. Yilmaz, J. Biomed. Mater. Res. B Appl. Biomater. 2009, 90, 82;
b) C. D. Pina, Z. Capáková, A. Sironi, P. Humpolíček, P. Sáha, E. Falletta, Int. J. Polym. Mater. Polym. Biomater. 2017, 66, 132.
a) A. S. Mehta, B. K. Singh, N. Singh, D. Archana, K. Snigdha, R. Harniman, S. S. Rahatekar, R. P. Tewari, P. K. Dutta, J. Biomater. Appl. 2015, 29, 1314;
b) K. Snigdha, B. K. Singh, A. S. Mehta, R. P. Tewari, P. K. Dutta, Int. J. Biol. Macromol. 2016, 93, 1639.
F. P. Di Giorgio, G. L. Boulting, S. Bobrowicz, K. C. Eggan, Cell Stem Cell 2008, 3, 637.
H. B. Fjerdingstad, J. C. Glover, JoVE 2023, 7, 63788.
a) B. G. McCarthy, S. T. Hsieh, A. Stocks, P. Hauer, C. Macko, D. R. Cornblath, J. W. Griffin, J. C. McArthur, Neurology 1995, 45, 1848;
b) J. R. Keast, S. L. Forrest, P. B. Osborne, J. Comp. Neurol 2010, 518, 3024.
A. Mehta, P. Deshpande, A. Chimata, P. Tsonis, A. Singh, iScience 2021, 24, 103166.