طرق الاستزراع المباشرة وغير المباشرة لدراسة مواد الزرع القابلة للتحلل الحيوي في المختبر

Changlu Xu; Yiqing Chen; Jiajia Lin; Huinan H. Liu

doi:10.3791/63065

مقالة منهجية

طرق الاستزراع المباشرة وغير المباشرة لدراسة مواد الزرع القابلة للتحلل الحيوي في المختبر

4.9K مشاهدات

⸱

DOI:

10.3791/63065

⸱

أبريل 15, 2022

Changlu Xu^*¹ , Yiqing Chen^*¹ , Jiajia Lin¹ , Huinan H. Liu¹^,²^,³

¹Materials Science and Engineering Program, University of California, Riverside, ²Department of Bioengineering, University of California, Riverside, ³Stem Cell Center, University of California, Riverside

^* These authors contributed equally

في هذه المقالة

ملخص

نحن نقدم ثلاث طرق للثقافة المباشرة ، ثقافة التعرض المباشر ، وثقافة التعرض لتقييم التوافق الخلوي في المختبر لمواد الزرع القابلة للتحلل الحيوي. تحاكي هذه الطرق في المختبر التفاعلات المختلفة بين زرع الخلايا في الجسم الحي ويمكن تطبيقها لدراسة مختلف المواد القابلة للتحلل الحيوي.

الملخص

على مدى العقود العديدة الماضية ، تم استكشاف المواد القابلة للتحلل الحيوي على نطاق واسع للتطبيقات الطبية الحيوية مثل زراعة العظام والأسنان والقحف والوجه والفكين. لفحص المواد القابلة للتحلل الحيوي للتطبيقات الطبية الحيوية ، من الضروري تقييم هذه المواد من حيث استجابات الخلايا في المختبر ، والتوافق الخلوي ، والسمية الخلوية. وقد استخدمت معايير المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO) على نطاق واسع في تقييم المواد الحيوية. ومع ذلك ، تم وضع معظم معايير ISO في الأصل لتقييم السمية الخلوية للمواد غير القابلة للتحلل ، وبالتالي توفير قيمة محدودة لفحص المواد القابلة للتحلل البيولوجي.

تقدم هذه المقالة وتناقش ثلاث طرق مختلفة للاستزراع ، وهي طريقة الاستزراع المباشر ، وطريقة ثقافة التعرض المباشر ، وطريقة ثقافة التعرض لتقييم التوافق الخلوي في المختبر لمواد الزرع القابلة للتحلل الحيوي ، بما في ذلك البوليمرات القابلة للتحلل الحيوي والسيراميك والمعادن ومركباتها ، مع أنواع الخلايا المختلفة. وقد أظهرت الأبحاث أن أساليب الاستزراع تؤثر على استجابات الخلايا للمواد القابلة للتحلل البيولوجي لأن تدهورها الديناميكي يحفز الاختلافات الزمانية المكانية في الواجهة وفي البيئة المحلية. على وجه التحديد ، تكشف طريقة الاستزراع المباشر عن استجابات الخلايا المزروعة مباشرة على الغرسات. توضح طريقة ثقافة التعرض المباشر استجابات الخلايا المضيفة الراسخة التي تتلامس مع الغرسات ؛ وتقوم طريقة ثقافة التعرض بتقييم الخلايا المضيفة المنشأة التي ليست على اتصال مباشر مع الغرسات ولكنها تتأثر بالتغيرات في البيئة المحلية بسبب تدهور الزرع.

تقدم هذه المقالة أمثلة على طرق الاستزراع الثلاثة هذه لدراسة التوافق الخلوي في المختبر لمواد الزرع القابلة للتحلل الحيوي وتفاعلاتها مع الخلايا الجذعية الوسيطة المشتقة من نخاع العظام (BMSCs). كما يصف كيفية الحصاد والمرور والثقافة والبذور والإصلاح والبقع وتوصيف الخلايا وتحليل وسائط ومواد ما بعد الزراعة. تحاكي الطرق المخبرية الموضحة في هذه المقالة سيناريوهات مختلفة للبيئة في الجسم الحي ، مما يوسع نطاق تطبيق وأهمية اختبار التوافق الخلوي في المختبر للمواد الحيوية المختلفة لمختلف التطبيقات الطبية الحيوية.

المقدمة

على مدى عقود، تمت دراسة المواد القابلة للتحلل الحيوي على نطاق واسع واستخدامها في التطبيقات الطبية الحيوية مثل تطبيقات العظام ¹،² والأسنان ³^،⁴ والقحف والفص ⁵. على عكس الغرسات والمواد الدائمة ، تتحلل المعادن القابلة للتحلل الحيوي والسيراميك والبوليمرات ومركباتها تدريجيا في الجسم بمرور الوقت عبر تفاعلات كيميائية مختلفة في البيئة الفسيولوجية. على سبيل المثال ، المعادن القابلة للتحلل الحيوي مثل سبائك المغنيسيوم (Mg) ^1,6,7 وسبائك الزنك (Zn)