سبتمبر 11, 2015
يتم تقديم عملية عامة خطوة بخطوة لإنشاء قالب يشبه العظام مع قنوات صغيرة هندسية. تظهر قدرات الامتصاص والاحتفاظ العالية للقالب من خلال العمل الشعري عبر القنوات الدقيقة.
الهدف العام من هذا الإجراء هو إنشاء بيئة مكروية لقالب العظام لديها القدرة على استعادة العظام المفقودة أو التالفة. يتم تحقيق ذلك عن طريق تشكيل وتعديل إسفنجة البولي يوريثين أولا لتناسب منطقة العيب. الخطوة الثانية هي طلاء إسفنجة البولي يوريثين بالتساوي في ملاط هيدروكسيباتيت لزج والسماح لها بالجفاف.
الخطوة الأخيرة هي توسيط طلاء الهيدروكسيباتيت في فرن عضلي بدرجة حرارة عالية. في النهاية ، يتم تصنيع قالب يشبه العظام مع قنوات دقيقة هندسية بقدرات عالية على امتصاص الخلايا والاحتفاظ بها. الميزة الرئيسية لهذه التقنية على الطريقة الحالية ، مثل تقنيات الوصول إلى الملح أو الطباعة ثلاثية الأبعاد ، هي أن مهندس القنوات الدقيقة في العمل الشعري الناجم عن tra.
يمكن أن تساعد هذه الطريقة في مواجهة التحديات الرئيسية في مجال الطب التجديدي ، مثل إعادة بناء عيوب العظام القحفية والوجهية والفكينية والقطعية. تمتد الآثار المترتبة على هذه التقنية إلى علاج التشوهات الخلقية. القوالب قابلة للتخصيص بالكامل من حيث الشكل والحجم ، وسيشجع العمل الشعري على هجرة الخلايا لمسافات طويلة.
على الرغم من أن هذه الطريقة توفر نظرة ثاقبة لتجديد العظام ، إلا أنه يمكن تطبيقها أيضا على أنظمة الثقافة الأخرى مثل منصة ثقافة السرطان ثلاثية الأبعاد. ابدأ بتقليم إسفنج البولي يوريثين ب 80 مسامية في البوصة إلى أشكال جسور بأبعاد 3.5 سم في الارتفاع وخمسة سنتيمترات في العرض وعمق 1.5 سم. بعد ذلك ، اصنع 100 مل من محلول هيدروكسيد الصوديوم بنسبة 4٪.
باستخدام دورق 150 مل. اغمر الإسفنج في محلول هيدروكسيد الصوديوم واضغط على هواء المصيدة حتى تنقع الإسفنج تماما. بمجرد التشبع ، ضع الدورق مع الإسفنج في حرارة فوق صوتية على حرارة 42 كيلو هرتز لمدة 15 إلى 20 دقيقة بدون حرارة.
عند الانتهاء ، اشطف الإسفنج بالماء المقطر لمدة خمس إلى 10 دقائق أثناء الشطف ، واضغط على الإسفنج واتركه يتمدد من خمس إلى سبع مرات لإزالة أي هيدروكسيد الصوديوم المتبقي داخل الإسفنج. قم بإزالة أي ماء زائد من الإسفنج باستخدام المناشف الورقية ، ثم ضعه في فرن على حرارة 60 إلى 80 درجة مئوية لإنهاء التجفيف. لبدء صنع ملاط الهيدروكسيباتيت ، قم أولا بوزن دورق سعة 50 مليلتر بقضيب تحريك مغناطيسي.
بعد ذلك ، أضف 20 مل من الماء المقطر إلى الدورق تناول الماء على طبق ساخن مضبوطة على 120 إلى 140 درجة مئوية وحركه باستخدام التحريك المغناطيسي. عندما يبدأ الماء في الغليان عند 0.3 جرام من مسحوق كحول البولي فينيل في الماء المقطر مع التحريك بسرعة 300 إلى 400 دورة في الدقيقة.
قلبي حتى يذوب المسحوق تماما ويصبح المحلول صافيا. ثم أطفئي النار وأضيفي 0.1 جرام من مسحوق كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم منخفض اللزوجة للغاية مع الاستمرار في التقليب بسرعة 400 إلى 500 دورة في الدقيقة حتى يصبح المحلول صافيا. مرة أخرى ، بمجرد أن يذوب ، قم بتبريد الخليط إلى درجة حرارة الغرفة.
بعد ذلك ، أضف 0.3 جرام من مشتت الأمونيوم متعدد الأكريليك مع التقليب عند 300 إلى 400 دورة في الدقيقة. قلبي حتى يذوب تماما ثم أضيفي 0.2 جرام من الجلسرين مع التقليب عند 300 إلى 400 دورة في الدقيقة. قلب الخليط حتى يذوب تماما.
ثم قم بوزن 10 جرامات من مسحوق هيدروكسيباتيت بحجم النانو وأضفه ببطء إلى الدورق مع التقليب بسرعة 600 إلى 900 دورة في الدقيقة. استمر في التقليب لمدة خمس دقائق. بعد ذلك ، ضع الخليط في الموجات فوق الصوتية والصوتنة لمدة خمس دقائق لضمان تشتت أي تكتل لمسحوق الشهية الهيدروكسي ، ثم أضف خمسة ملليلتر إضافي من الماء المقطر إلى الخليط أثناء التقليب عند 600 إلى 900 دورة في الدقيقة وتسخينه عند 90 إلى 100 درجة مئوية يحافظ على تقليب الخليط باستخدام تقليب مغناطيسي عند 600 إلى 800 دورة في الدقيقة عند 90 إلى 100 درجة مئوية.
من أجل تبخير محتوى الماء ، قم بقياس الوزن بالكامل ، بما في ذلك الدورق والخليط من وقت لآخر حتى يتم الحصول على نسبة مسحوق إلى سائل من 1.75 إلى 1.80. كما هو موضح في بروتوكول النص المصاحب ، اترك الملاط يبرد إلى درجة حرارة الغرفة قبل استخدامه لطبقة الطلاء ، الإسفنج البولي يوريثين المحضر مع ملاط شهية الهيدروكسي باستخدام ملعقة غير قابلة للصدأ حتى يتم توزيع الملاط بشكل متجانس في جميع أنحاء إسفنجة البولي يوريثين على صفيحة زجاجية. ثم انفخ قليلا على الإسفنج باستخدام ضاغط الهواء لضمان الترابط والتوحيد وفتح المسام.
إذا لم يتم تحقيق co-co متجانس ، فسوف تنهار القوالب المطلية بالهيدروجيل المطلية أثناء عملية ING وقد تتشقق أيضا أثناء التعامل معها بسبب قيود التصنيع المنخفضة. بالإضافة إلى ذلك ، يعد الطلاء المتجانس أمرا بالغ الأهمية في إنشاء قنوات صغيرة داخل المجموعة. جفف القوالب المطلية ب HA لمدة خمس ساعات على الأقل عند 20 إلى 25 درجة مئوية مع دوران هواء لطيف.
قم بزيادة هذا الوقت للقوالب الأكبر. بعد عملية التجفيف ، ضع القوالب المطلية ب HA على بوتقة Illumina. ثم ضعها في فرن بدرجة حرارة عالية واتبع ملف تعريف التوسيط المكون من ثماني خطوات الموضح في بروتوكول النص المصاحب.
أضف 10 ملليلتر من الخلايا العظمية السابقة MC ثلاث خلايا T في 1 مليون خلية في بئر واحد داخل ستة ألواح آبار. ثم ضع القالب على شكل جسر ثلاثة سنتيمترات × أربعة سنتيمترات في سنتيمتر واحد عموديا في لوحة الآبار الستة. ضع إحدى ساقي القالب في بئر يحتوي على تعليق الخلية والساق الأخرى في مكان مجاور.
حسنا ، اسمح للقالب بامتصاص تعليق الخلية لمدة 10 دقائق في خزانة السلامة الحيوية. ثم أضف خمسة ملليلتر من الوسائط الإضافية إلى البئر التي كانت مملوءة في الأصل بتعليق الخلية. بعد خمس دقائق إضافية ، أضف خمسة ملليلتر من الوسائط إلى البئر الآخر الذي لم يكن مملوءا في الأصل بتعليق الخلية.
ثم ضع الإعداد في حاضنة. قم بتغيير الوسائط كل يومين على مدار سبعة أيام. في نهاية التجربة ، قم بإصلاح الخلايا والسقالة لمدة 20 إلى 30 دقيقة عن طريق الغمس في دورق مملوء بالإيثانول بنسبة 100٪.
تلطخ السقالة المغسولة بصبغة هيمات توين لمدة دقيقة إلى دقيقتين. ثم اشطفه لمدة دقيقة إلى دقيقتين عن طريق غمس السقالة مرة أخرى في دورق بالماء المقطر مرتين بعد الشطف ، وتجفيف السقالة في الخلايا عن طريق غمر السقالة في 70٪ من الإيثانول لمدة دقيقة إلى دقيقتين. ثم انقل السقالة إلى 95٪ من الإيثانول لمدة دقيقة إلى دقيقتين إضافيتين.
أخيرا ، ضع السقالة في 100٪ من الإيثانول لمدة دقيقتين. بعد ذلك ، قم بمعالجة الهيكل باستخدام e و s و Y لمدة دقيقة إلى دقيقتين. ثم اشطفه لمدة دقيقة إلى دقيقتين عن طريق غمس السقالة مرة أخرى في دورق بالماء المقطر مرتين.
بعد الشطف ، قم بتجفيف السقالة عن طريق غمرها في سلسلة من الإيثانول المتدرج قبل تضمين الراتنج. أخيرا ، قم بتضمين السقالة في راتنج أكريليك للتقطيع والتصوير. يتكون قالب البيئة المكروية الحيوية الموضح هنا من خلال مراحل مختلفة من التصنيع من شبكة تربيقية مسامية مترابطة تماما تشبه تلك الموجودة في العظام التربيقية.
يحتوي هذا القالب على العديد من المكونات الهيكلية ، بما في ذلك المسام الأولية المترابطة التي يبلغ قطرها 300 إلى 400 ميكرون من القنوات الدقيقة التي يبلغ قطرها من 25 إلى 70 ميكرون ، والمسام النانوية التي يبلغ قطرها من 100 إلى 400 نانومتر على السطح ، مما يسمح للخلايا بالرسو. يدعم قالب البيئة المكروية الحيوية تلقيح الخلايا عن طريق العمل الشعري في جميع مناطق السقالة. مباشرة بعد التشبع الكامل ، يمكن رؤية توزيع الخلايا بوضوح بعد تلطيخ الهيمات والتوين والإيوين وتقسيم السقالة.
تم تحديد رقم الخلية في كل منطقة من القالب وتتبعه بعد ثلاثة أيام من الاستزراع. أصبح القالب مشغولا بخلايا سريعة التكاثر بعد سبعة أيام من الثقافة ، تم لف كل تربيق بمصفوفات خارج الخلية وتضمينها بالخلايا. بمجرد القياس ، يمكن إجراء هذه التقنية في غضون ثلاثة أيام إذا تم إجراؤها بشكل صحيح.
أثناء الحصول على هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر الحفاظ على نسبة المسحوق إلى الماء الصحيحة والحفاظ على طلاء متجانس باتباع هذا الإجراء. يمكن تنفيذ طرق أخرى مثل نظام التأرجح الديناميكي أو نظام ثقافة الغزل من أجل الإجابة على أسئلة إضافية تتضمن استجابات خلوية.
تقدم هذه الدراسة طريقة لإنشاء قالب شبيه بالعظم يحتوي على قنوات دقيقة مهندسة تعمل على تعزيز امتصاص الخلايا واستبقائها. تهدف هذه التقنية إلى معالجة التحديات في الطب التجديدي، ولا سيما في إعادة بناء العظام.
تتيح القنوات الدقيقة المصممة في قوالب المواد الحيوية هجرة الخلايا المدفوعة بالخاصية الشعرية، مما يعالج عقبة رئيسية في هندسة أنسجة العظام: تحقيق توزيع خلوي موحد في السقالات ذات الحجم الكبير. يعزز هذا النهج الثقة التنبؤية في النماذج قبل السريرية من خلال دعم الارتشاح الخلوي السريع والمتجانس دون الحاجة إلى قوى خارجية، مما يحسن الملاءمة الانتقالية للعلاجات التجديدية لعيوب العظام القطعية. تدعم هذه الطريقة التحقق من الأهداف في المراحل المبكرة من خلال توفير بيئة دقيقة محاكية حيوياً وقابلة للضبط، تعيد إنتاج بنية ووظيفة العظم التربيقي.
تندمج هذه الطريقة ضمن السلسلة الممتدة من مرحلة الاكتشاف إلى المرحلة قبل السريرية من خلال تمكين فحص المواد الحيوية، والتحقق الوظيفي، وفهم الآليات في سير عمل تجديد العظام، لا سيما عندما يكون إيصال الخلايا عبر السقالات خطوة تحدد سرعة العملية.