Increased fibroblast metabolic activity of collagen scaffolds via the addition of propolis nanoparticles

Abstract

Propolis natural extracts have been used since ancient times due to their antioxidant, anti-inflammatory, antiviral, and antimicrobial activities. In this study, we produced scaffolds of type I collagen, extracted from Wistar Hanover rat tail tendons, and impregnated them with propolis nanoparticles (NPs) for applications in regenerative medicine. Our results show that the impregnation of propolis NPs to collagen scaffolds affected the collagen denaturation temperature and tensile strength. The changes in structural collagen self-assembly due to contact with organic nanoparticles were shown for the first time. The fibril collagen secondary structure was preserved, and the D-pattern gap increased to 135 ± 28 nm, without losing the microfiber structure. We also show that the properties of the collagen scaffolds depended on the concentration of propolis NPs. A concentration of 100 μg/mL of propolis NPs with 1 mg of collagen, with a hydrodynamic diameter of 173 nm, was found to be an optimal concentration to enhance 3T3 fibroblast cell metabolic activity and cell proliferation. The expected outcome from this research is both scientifically and socially relevant since the home scaffold using natural nanoparticles can be produced using a simple method and could be widely used for local medical care in developing communities.

Los extractos naturales de propóleo se han utilizado desde la antigüedad debido a sus actividades antioxidantes, antiinflamatorias, antivirales y antimicrobianas. En este estudio, producimos andamios de colágeno tipo I, extraídos de tendones de cola de rata Wistar Hanover, y los impregnamos con nanopartículas de propóleo (NP) para aplicaciones en medicina regenerativa. Nuestros resultados muestran que la impregnación de NP de propóleo a los andamios de colágeno afectó la temperatura de desnaturalización del colágeno y la resistencia a la tracción. Se mostraron por primera vez los cambios en el autoensamblaje del colágeno estructural debido al contacto con nanopartículas orgánicas. La estructura secundaria de colágeno de fibrillas se conservó y la brecha del patrón D aumentó a 135 ± 28 nm, sin perder la estructura de microfibras. También mostramos que las propiedades de los andamios de colágeno dependían de la concentración de NP de propóleo. Se encontró que una concentración de 100 μg / mL de NP de propóleo con 1 mg de colágeno, con un diámetro hidrodinámico de 173 nm, era una concentración óptima para mejorar la actividad metabólica de las células de fibroblastos 3T3 y la proliferación celular. El resultado esperado de esta investigación es científica y socialmente relevante, ya que el andamio doméstico que utiliza nanopartículas naturales se puede producir utilizando un método simple y podría usarse ampliamente para la atención médica local en comunidades en desarrollo.