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Tuning Physicochemical Properties of a Macroporous Polysaccharide-Based Scaffold for 3D Neuronal Culture

Authors :
Gaspard Gerschenfeld
Piotr Topilko
Rachida Aid
Patrick Charnay
Soraya Lanouar
Teresa Simón-Yarza
Didier Letourneur
HAL-SU, Gestionnaire
Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS)
Département de Biologie - ENS Paris
École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Collège Doctoral
Sorbonne Université (SU)
Laboratoire de Recherche Vasculaire Translationnelle (LVTS (UMR_S_1148 / U1148))
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité)-Université Sorbonne Paris Nord
Fédération de Recherche en Imagerie Multimodalité [Paris] (UMS34 / FRIM)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité)
Institut Mondor de Recherche Biomédicale (IMRB)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-IFR10-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)
Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS)
École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Collège doctoral [Sorbonne universités]
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Paris (UP)-Université Sorbonne Paris Nord
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Paris (UP)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
International Journal of Molecular Sciences, International Journal of Molecular Sciences, 2021, 22 (23), pp.12726. ⟨10.3390/ijms222312726⟩, International Journal of Molecular Sciences, Vol 22, Iss 12726, p 12726 (2021), International Journal of Molecular Sciences, MDPI, 2021, 22 (23), pp.12726. ⟨10.3390/ijms222312726⟩, International Journal of Molecular Sciences; Volume 22; Issue 23; Pages: 12726
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

Central nervous system (CNS) lesions are a leading cause of death and disability worldwide. Three-dimensional neural cultures in biomaterials offer more physiologically relevant models for disease studies, toxicity screenings or in vivo transplantations. Herein, we describe the development and use of pullulan/dextran polysaccharide-based scaffolds for 3D neuronal culture. We first assessed scaffolding properties upon variation of the concentration (1%, 1.5%, 3% w/w) of the cross-linking agent, sodium trimetaphosphate (STMP). The lower STMP concentration (1%) allowed us to generate scaffolds with higher porosity (59.9 ± 4.6%), faster degradation rate (5.11 ± 0.14 mg/min) and lower elastic modulus (384 ± 26 Pa) compared with 3% STMP scaffolds (47 ± 2.1%, 1.39 ± 0.03 mg/min, 916 ± 44 Pa, respectively). Using primary cultures of embryonic neurons from PGKCre, Rosa26tdTomato embryos, we observed that in 3D culture, embryonic neurons remained in aggregates within the scaffolds and did not attach, spread or differentiate. To enhance neuronal adhesion and neurite outgrowth, we then functionalized the 1% STMP scaffolds with laminin. We found that treatment of the scaffold with a 100 μg/mL solution of laminin, combined with a subsequent freeze-drying step, created a laminin mesh network that significantly enhanced embryonic neuron adhesion, neurite outgrowth and survival. Such scaffold therefore constitutes a promising neuron-compatible and biodegradable biomaterial.

Details

Language :
English
ISSN :
16616596 and 14220067
Database :
OpenAIRE
Journal :
International Journal of Molecular Sciences, International Journal of Molecular Sciences, 2021, 22 (23), pp.12726. ⟨10.3390/ijms222312726⟩, International Journal of Molecular Sciences, Vol 22, Iss 12726, p 12726 (2021), International Journal of Molecular Sciences, MDPI, 2021, 22 (23), pp.12726. ⟨10.3390/ijms222312726⟩, International Journal of Molecular Sciences; Volume 22; Issue 23; Pages: 12726
Accession number :
edsair.doi.dedup.....5fc5515f86d8425100ff08a7c609767e
Full Text :
https://doi.org/10.3390/ijms222312726⟩