هیدروژل آلژینات بایومیمتیک: بستری نوین برای نگهداری بافت تخمدان انکپسوله‌شده

نوع مقاله : اصیل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری تخصصی، آزمایشگاه فیزیولوژی تولیدمثل، گروه فیزیولوژی، دانشگاه کردستان، سنندج، کردستان، ایران

2 آزمایشگاه فیزیولوژی تولیدمثل، دانشگاه کردستان، کردستان، سنندج، ایران

3 استاد، آزمایشگاه تحقیقاتی فیزیوپاتولوژی و تولیدمثل، دانشگاه یو سی لوون، بروکسل، بلژیک

4 استاد، گروه آناتومی، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران

10.22038/ijogi.2025.89724.6496

چکیده

مقدمه: انجماد-ذوب بافت تخمدان، هرچند در حفظ باروری اهمیت دارد، معمولاً باعث آسیب‌های ساختاری و کاهش بقای فولیکول‌ها می‌شود. این آسیب‌ها عمدتاً ناشی از استرس‌های اسمزی، مکانیکی و تغییرات ریزمحیط بافت هستند. هیدروژل آلژینات به دلیل زیست‌سازگاری و توانایی کنترل خواص مکانیکی، به‌عنوان یک سامانه حفاظتی بالقوه برای انکپسوله‌سازی بافت تخمدان مطرح است.

روش کار: هیدروژل آلژینات با ترکیب آلژینات، کلسیم‌کربنات (CaCO₃) و گلوکونو دلتا لاکتون (Glucono-δ-lactone; GDL) و با استفاده از روش طراحی سطح پاسخ (Response surface method; RSM) به منظور دستیابی به مدول ذخیره و زمان ژل‌شدن مشابه بافت طبیعی طراحی شد. بافت تخمدان پس از انکپسوله‌سازی، تحت انجماد آهسته قرار گرفت و پس از ذوب، به مدت ۲۴ ساعت کشت داده شد. ارزیابی‌های بافتی شامل شمارش تراکم فولیکول‌های آغازین و اولیه و بررسی سلول‌های استرومایی و ماتریکس خارج‌سلولی انجام شد. تجزیه و تحلیل داده‌ها با استفاده از نرم‌افزارGraphPad Prism نسخه 9 انجام شد و مقایسه میان گروه‌ها با آزمون دانکن صورت گرفت. سطح معنی‌داری 05/0> p در نظر گرفته شد.

یافته‌ها: تراکم فولیکول‌های آغازین و اولیه در گروه انکپسوله‌شده به‌طور معنی‌داری بالاتر از گروه منجمد بدون محافظت بود (05/0> p). سلامت سلول‌های استرومایی و ساختار ماتریکس در گروه هیدروژل بهتر حفظ شد (001/0> p). مدول ذخیره هیدروژل حدود ۱۷۵۰ پاسکال و زمان ژل‌شدن تقریباً ۳۰ دقیقه بود، که خواص مکانیکی مشابه بافت طبیعی را شبیه‌سازی می‌کند.

نتیجه‌گیری: انکپسوله‌سازی بافت تخمدان در هیدروژل آلژینات باعث کاهش آسیب‌های ناشی از انجماد-ذوب و بهبود بقای فولیکول‌ها و ساختار استرومایی می‌شود. این روش، راهکاری نوین برای حفظ باروری ارائه می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Biomimetic alginate hydrogel: A Novel matrix for preserving of encapsulated ovarian tissue

نویسندگان [English]

  • Keyvan Sobhani 1
  • Amjad Farzinpour 2
  • Christiani Amorim 3
  • Fardin Amidi 4
1 PhD Student, Reproductive Physiology Lab, Department of Physiology, University of Kurdistan, Sanandaj, Kurdistan, Iran
2 Laboratory of Reproductive Physiology, University of Kurdistan, Kurdistan, Sanandaj, Iran
3 Professor, Laboratory of Physiopathology and Reproduction Research, UCLouvain, Brussels, Belgium
4 Professor, Department of Anatomy, Tehran University of Medical Sciences, Tehran, Iran
چکیده [English]

Background:

Although ovarian tissue cryopreservation and thawing play an important role in fertility preservation, they often lead to structural damage and a reduction in follicle survival. These injuries are mainly caused by osmotic and mechanical stresses and alterations in the tissue microenvironment. Alginate hydrogel, due to its biocompatibility and ability to control mechanical properties, has been proposed as a potential protective system for ovarian tissue encapsulation.



Methods:

Alginate hydrogel was formulated using alginate, calcium carbonate (CaCO₃), and glucono-δ-lactone (GDL) and optimized through the response surface methodology (RSM) to achieve storage modulus and gelation time comparable to natural ovarian tissue. Ovarian tissue fragments were encapsulated in the hydrogel, cryopreserved using a slow-freezing protocol, and cultured for 24 hours after thawing. Histological evaluations included counting primordial and primary follicles, as well as assessing stromal cells and extracellular matrix integrity. Data were analyzed using GraphPad Prism version 9, and comparisons were performed with Duncan’s test. A significance level of p<0.05 was considered.



Results:

The density of primordial and primary follicles in the encapsulated group was significantly higher than in the unprotected frozen group (p<0.05). Stromal cell integrity were also better preserved in the hydrogel group (p<0.001). The hydrogel exhibited a storage modulus of approximately 1750 Pa and a gelation time of around 30 minutes, closely mimicking the mechanical properties of natural ovarian tissue.



Conclusion:

Encapsulation of ovarian tissue within alginate hydrogel effectively reduces cryo-induced damage and improves follicular survival and stromal preservation. This approach represents a promising and innovative strategy for fertility preservation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Alginate
  • Ovarian
  • Encapsulation
  • Tissue freezing
  • Follicle survival