Eggshell membrane as an extracellular matrix environment for enhancing wound healing

Abstract

Kroniske sår og behandling av disse utgjør en av de største utgiftene innenfor medisin i dag. Diabetes resulterer ofte i kroniske sår, og med en økende eldre befolkning med diabetes, vil det økonomiske presset kun fortsette å stige. En måte å motvirke dette på er å utvikle nye og bedre lavkostnadsprodukter til behandling av sår som kan komme ut på markedet. Bruken av eggeskall-membran til sårheling har vært kjent i østlig medisin i flere hundre år, og nyere forskning har demonstrert en positiv effekt på sårheling. På grunn av dette er det et insentiv for å videreføre denne forskningen, og forstå hvilke effekter eggeskall-membran som ingrediens kan ha i en sårhelingsprosess, og i hvilken form eller type produkt det bør inngå i. Målet med denne oppgaven er å undersøke effekten av prosessert eggeskallmembran-pulver (PEP) på fibroblastceller fra hud. Eksperimenter ble gjennomført i 2D og 3D miljøer. I 2D ble humane dermale fibroblast celler sådd ut i celle kulturer og stimulert med PEP. Forsøk ble gjennomført med forskjellige konsentrasjoner og ved ulike tidspunkter, og deretter ble celleresponsen undersøkt ved å studere levedyktighet, cellevekst og spesialisering, cytotoksisitet, samt real-time PCR og western blotting av ulike cellemarkører. Ulike typer scaffolds som var implementert med eggeskall-membran, kollagen eller PEGDA ble karakterisert med tanke på struktur. Disse scaffoldene ble også brukt til å undersøke cellevekst. Våre resultater viste at fibroblastcellene var levedyktige ved lave doser av PEP behandling, mens levedyktigheten ble redusert ettersom PEP-konsentrasjonen økte. Videre fant vi at PEP behandling stimulerte celleveksten og stress respons i fibroblast cellene. Ulike typer scaffold, produsert med varierende mengder ESM ble karakterisert ved hjelp av scanning electron mikroskopi, og ved hjelp av denne metoden var vi i stand til å vise hvordan inkludering av de forskjellige komponentene påvirket den strukturelle integriteten. Til sist brukte vi fluorescens mikroskopering for å undersøke cellevekst i de ulike scaffoldene. Våre resultater viser at ESM og PEP har gunstige effekter på fibroblaster, både i 2D og 3, og at dette materialet har stort potensiale som ingrediens i scaffold brukt vevsregenerering

Treatment of chronic wounds is one of the largest expenses in medicinal practice today. With increased accounts of diabetes which often results in chronic wounds, and a growing elderly population with diabetes, this economic pressure will only continue to grow. One way to prevent this is to bring new and improved low-cost products to the marked. The use of eggshell membranes for wound healing has been found in eastern medicine for hundreds of years, and recent scientific reports have demonstrated its positive effect on wound healing. As such, there is an incentive to further study the effect eggshell membranes may have in a wound healing process, and to find type of product it may be incorporated into. The goal of this thesis is to study the effect of processed eggshell membrane powder (PEP) on fibroblast cells derived from human skin. Experimentation was conducted in 2D and 3D environments. For 2D, human dermal fibroblast cells were seeded into cultures and stimulated with PEP. Using different concentrations and time periods of treatment, the cell response was studied through cell viability, growth and specialization, cytotoxicity, in addition to real-time PCR and western blotting of different markers. Different types of scaffolds containing collagen, eggshell membrane or PEGDA was characterized by structure. These scaffolds were also used to study cell growth in a 3D environment. Our results show that fibroblast cells maintained a suitable level of viability when treated with lower doses of PEP. Cell viability was reduced with increasing PEP concentrations. Further, we found that PEP treatment stimulated cell growth and stress response in fibroblast cells. Different types of scaffolds produced with variable concentrations of ESM was characterized using scanning electron microscopy. Using this method, we were able to show how the different components introduced affected the scaffolds structural integrity. Finally, we used fluorescent microscopy to study cell growth in the different scaffolds. Our results show that ESM and PEP provides favourable effects to fibroblast cells, both in 2D and 3D environments. ESM shows great potential as an ingredient in tissue regeneration.