Gellan gum hydrogels as a carrier of active substances from Pelargonium sidoides - cytotoxicity analysis

Guma gellan to polisacharyd wytwarzany przez bakterie z gatunku Sphingomonas paucimobilis, znajdujący zastosowanie zarówno w przemyśle spożywczym jak i farmaceutycznym. Hydrożele z gumy gellan używane są w inżynierii tkankowej jako rusztowania w kontrolowanych systemach dostarczania leków. Systemy te umożliwiają wprowadzanie do organizmu pacjenta substancji aktywnej w określonej ilości i przez wymagany okres. Obecnie trwają badania nad zastosowaniem hydrożeli gellanowych zawierających substancje aktywne z korzenia Pelargonium sidoides w leczeniu chorób przyzębia. Celem pracy było określenie wpływu gumy gellan na żywotność i morfologię komórek macierzystych więzadła ozębnej (ang. Periodontal Ligament Stem Cells; PDLSC). Oznaczono wpływ 1,5%,1,25% i 0,75% roztworów gumy gellan na żywotność komórek z użyciem testów cytotoksyczności oraz mikroskopowo obserwowano migrację oraz adhezję PDLSC w kierunku spolimeryzowanej powierzchni 1,25% hydrożelu gumy gellan. Uzyskane wyniki nie wykazały istotnego wpływu badanych roztworów na średnią żywotność komórek. Zaobserwowano jednak nieznaczne zwolnienie proliferacji i migracji PDLSC w obecności kropli gumy gellan. Komórki nie wykazały zdolności adhezji do podłoża gellanowego, jednak ich morfologia i żywotność pozostały prawidłowe. Konieczne są dalsze eksperymenty kładące nacisk na wpływ gumy gellan oraz produktów jej rozpadu na zdolność do proliferacji PDLSC, ale w znacznie dłuższym czasie, odpowiadającym tempu regeneracji tkanki przyzębia za pośrednictwem komórek PDLSC.

Gellan gum is a polysaccharide secreted by the bacterium Sphingomonas paucimobilis, which is used in both the food and pharmaceutical industries. Gellan gum hydrogels are used in tissue engineering as scaffolds in controlled drug delivery systems. These systems allow introduction of active substances into a patient body, in a specified quantity and for required time. There are ongoing studies on the use of gellan hydrogels containing active substances from the root of Pelargonium sidoides, in the treatment of periodontitis. The aim of the study was to determine the effects of gellan gum on the viability and morphology of Periodontal Ligament Stem Cells (PDLSC). The effect of 1.5%, 1.25% and 0.75% gellan gum solutions on cell viability was investigated using cytotoxicity test, and microscope observation of the PDLSC migration and adhesion were undertaken in the presence of polymerized 1.25% gellan gum. The ability of cell adhesion to the gellan gum surface was examined using cell culture plates lined with 1.25% gellan gum. The results obtained did not show a significant effect of the tested solutions on average cell viability. Non-significant decrease of cell proliferation and their migration in the presence of gellan gum polymer was observed. The cells showed no adhesion to the gellan gum surface, however their morphology and viability remained normal. Further experiments are necessary to emphasize the influence of gellan gum and its degradation products on PDLSCs but for time-ranges required for periodontal tissue regeneration in the presence of PDLSCs.