Development of a Natural Tubular Scaffold From Decellularized Parsley Stems To Be Used in Vascular Tissue Engineering Applications

Abstract

Cardiovascular diseases (CVD) are usually associated with narrowing or blockage of blood vessels and are the leading cause of death globally. By 2030, the annual incidence of CVD-related deaths is estimated to increase 23.3 million. Considering the advancements in endovascular surgery, the use of vascular grafts in cardiovascular surgery is becoming increasingly common. Autografts are the gold standard but have limitations, including limited tissue availability and complications from vessel isolation. Recently, synthetic grafts have emerged as alternatives, though they often fail due to thrombosis, atherosclerosis, intimal hyperplasia, or infection. Thrombosis, the main cause of post-implantation failure, is associated with damage or absence of the endothelial cell lining on the luminal surface of the vascular graft. To overcome the limitations mentioned so far, tissue-engineered vascular grafts (TEVG) have come into prominence. The use of decellularized plant tissues in tissue engineering applications has recently gained great importance. Accordingly, in this study, we fabricated tubular scaffolds from decellularized parsley stems and evaluated them in vitro as potential TEVGs. Our results demonstrated that native plant DNA was successfully removed, and biocompatible tubular biomaterials were successfully fabricated via chemical decellularization of parsley stems. The decellularized parsley stems showed suitable mechanical and biological properties for use as TEVG material. Finally, they were found to provide a convenient environment to form a pseudo-endothelium by recellularization with human endothelial cells prior to implantation. This study is the pioneer in the literature that reports on the potential of parsley stems to be used as a potential TEVG biomaterial.

Kardiyovasküler hastalıklar (KVH) genellikle kan damarlarının daralması veya tıkanması ile ilişkilidir ve küresel olarak önde gelen ölüm nedenidir. 2030 yılına kadar, KVH'ye bağlı ölümlerin yıllık insidansının 23,3 milyona yükseleceği tahmin edilmektedir. Endovasküler cerrahideki gelişmeler göz önüne alındığında, kardiyovasküler cerrahide vasküler greftlerin kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır. Otogreftler altın standarttır ancak sınırlı doku mevcudiyeti ve damar izolasyonundan kaynaklanan komplikasyonlar gibi sınırlamaları vardır. Son zamanlarda sentetik greftler alternatif olarak ortaya çıkmıştır, ancak bunlar genellikle tromboz, ateroskleroz, intimal hiperplazi veya enfeksiyon nedeniyle başarısız olmaktadır. İmplantasyon sonrası başarısızlığın ana nedeni olan tromboz, vasküler greftin lüminal yüzeyindeki endotelyal hücre astarının hasar görmesi veya yokluğu ile ilişkilidir. Şimdiye kadar bahsedilen sınırlamaların üstesinden gelmek için doku mühendisliği ürünü vasküler greftler (TEVG) ön plana çıkmıştır. Hücresizleştirilmiş bitki dokularının doku mühendisliği uygulamalarında kullanımı son zamanlarda büyük önem kazanmıştır. Bu doğrultuda, bu çalışmada hücresizleştirilmiş maydanoz saplarından tübüler iskeleler ürettik ve bunları potansiyel TEVG'ler olarak in vitro ortamda değerlendirdik. Sonuçlarımız, doğal bitki DNA'sının başarılı bir şekilde çıkarıldığını ve biyouyumlu tübüler biyomalzemelerin maydanoz saplarının kimyasal hücresizleştirilme ile başarılı bir şekilde üretildiğini göstermiştir. Hücresizleştirilmiş maydanoz sapları, TEVG malzemesi olarak kullanım için uygun mekanik ve biyolojik özellikler göstermiştir. Son olarak, implantasyondan önce insan endotel hücreleriyle yeniden hücreleştirilerek psödo-endotelyum oluşturmak için uygun bir ortam sağladıkları görülmüştür. Bu çalışma, maydanoz saplarının potansiyel bir TEVG biyomateryali olarak kullanılma potansiyelini gösteren ilk çalışmadır.