11 septembre 2015
Un processus générique étape par étape pour créer un modèle semblable à un os avec des micro-canaux modifiés est présenté. Les capacités élevées d’absorption et de rétention du modèle sont démontrées par l’action capillaire via des micro-canaux.
L’objectif global de cette procédure est de créer un microenvironnement de matrice osseuse capable de restaurer l’os manquant ou endommagé. Pour ce faire, il suffit de façonner et de modifier une éponge de polyuréthane pour qu’elle s’adapte à une zone de défaut. La deuxième étape consiste à enduire uniformément l’éponge de polyuréthane d’une boue visqueuse d’hydroxyapatite et à la laisser sécher.
La dernière étape consiste à centrer le revêtement d’hydroxyapatite dans un four musculaire à haute température. En fin de compte, un modèle semblable à un os avec des microcanaux modifiés est fabriqué avec des capacités élevées d’absorption et de rétention des cellules. Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes, telles que l’atteinte du sel ou les techniques d’impression 3D, est que l’ingénieur des microcanaux dans le tra induit une action capillaire.
Cette méthode peut aider à relever des défis majeurs dans le domaine de la médecine régénérative, tels que la reconstruction des défauts osseux crâniens, maxillo-faciaux et segmentaires. Les implications de cette technique s’étendent au traitement des malformations congénitales. Les modèles sont entièrement personnalisables en forme et en taille, et l’action capillaire encouragera la migration cellulaire sur de longues distances.
Bien que cette méthode donne un aperçu de la régénération osseuse, elle peut également être appliquée à d’autres systèmes de culture tels que la plateforme de culture du cancer en 3D. Commencez par tailler des éponges de polyuréthane avec 80 pores par pouce en formes de pont de dimensions de 3,5 centimètres de hauteur sur cinq centimètres de largeur sur 1,5 centimètres de profondeur. Ensuite, préparez 100 millilitres d’une solution d’hydroxyde de sodium à 4 %.
À l’aide d’un bécher de 150 millilitres. Plongez les éponges dans la solution d’hydroxyde de sodium et essorez l’air du piège jusqu’à ce que les éponges soient complètement trempées. Une fois saturé, placez le bécher avec les éponges dans une chaleur ultrasonique à 42 kilohertz pendant 15 à 20 minutes sans chaleur.
Une fois terminé, rincez les éponges à l’eau distillée pendant cinq à 10 minutes pendant le rinçage, pressez les éponges et laissez-les se dilater cinq à sept fois afin d’éliminer tout hydroxyde de sodium résiduel à l’intérieur des éponges. Retirez tout excès d’eau des éponges avec du papier absorbant, puis placez-les dans un four à 60 à 80 degrés Celsius pour terminer le séchage. Pour commencer à fabriquer la boue d’hydroxyapatite, pesez d’abord un bécher de 50 millilitres avec une barre d’agitation magnétique.
Ensuite, ajoutez 20 millilitres d’eau distillée dans le bécher. Mangez l’eau sur une plaque chauffante réglée à 120 à 140 degrés Celsius et remuez à l’aide de l’agitation magnétique. Lorsque l’eau commence à bouillir à 0,3 gramme de poudre d’alcool polyvinylique dans l’eau distillée tout en agitant à 300 à 400 tr/min.
Remuez jusqu’à ce que la poudre soit complètement dissoute et que la solution soit claire. Ensuite, éteignez le feu et ajoutez 0,1 gramme de poudre de carboxyméthylcellulose de sodium à très faible viscosité tout en continuant à remuer à 400 à 500 tr/min jusqu’à ce que la solution devienne claire. Encore une fois, une fois dissous, refroidissez le mélange à température ambiante.
Ensuite, ajoutez 0,3 gramme de dispersant polyacrylique d’ammonium tout en remuant à 300 à 400 tr/min. Remuez jusqu’à dissolution complète, puis ajoutez 0,2 gramme de glycérine en remuant à 300 à 400 tr/min contre. Remuez le mélange jusqu’à ce qu’il soit complètement dissous.
Ensuite, pesez 10 grammes de poudre d’hydroxyapatite de taille nanométrique et ajoutez-la lentement dans le bécher tout en remuant à 600 à 900 tr/min. Continuez à remuer pendant cinq minutes. Ensuite, placez le mélange dans un ultrasons et sonicate pendant cinq minutes Pour assurer la dispersion de toute agglomération de la poudre d’appétit hydroxy, ajoutez ensuite cinq millilitres supplémentaires d’eau distillée dans le mélange tout en remuant à 600 à 900 tr/min et en chauffant à 90 à 100 degrés Celsius continue de remuer le mélange à l’aide d’un mélange magnétique à 600 à 800 tr/min à 90 à 100 degrés Celsius.
Afin d’évaporer la teneur en eau, mesurez de temps en temps le poids total, y compris le bécher et le mélange, jusqu’à l’obtention d’un rapport poudre/liquide de 1,75 à 1,80. Comme décrit dans le protocole de texte d’accompagnement, laisser la boue refroidir à température ambiante avant de l’utiliser pour la couche de revêtement, les éponges de polyuréthane préparées avec la suspension d’appétit hydroxy à l’aide d’une spatule en acier inoxydable jusqu’à ce que la suspension soit répartie uniformément dans toute l’éponge de polyuréthane sur une plaque de verre. Ensuite, soufflez légèrement sur les éponges à l’aide d’un compresseur d’air pour assurer l’interconnectivité, l’uniformité et les pores ouverts.
Si un co homogène n’est pas obtenu, les gabarits revêtus d’hydrogel s’effondreront pendant le processus ING et peuvent également se fissurer lors de la manipulation en raison des faibles contraintes de fabrication. De plus, un revêtement homogène est essentiel pour créer des micro-canaux à l’intérieur du tally. Faites sécher les gabarits revêtus d’AH pendant au moins cinq heures à une température de 20 à 25 degrés Celsius avec une circulation d’air douce.
Augmentez ce temps pour les modèles plus volumineux. Après le processus de séchage, placez les gabarits revêtus d’AH sur un creuset Illumina. Ensuite, placez-les dans un four à haute température et suivez le profil de centrage en huit étapes décrit dans le protocole de texte ci-joint.
Ajoutez 10 millilitres de préoblastique mc trois T trois cellules à 1 million de cellules dans un seul puits à l’intérieur d’une plaque à six puits. Placez ensuite le gabarit en forme de pont de trois centimètres sur quatre centimètres sur un centimètre verticalement dans la plaque à six puits. Placez une jambe du gabarit dans un puits contenant la suspension de la cellule et l’autre jambe dans un vide adjacent.
Eh bien, laissez le gabarit absorber la suspension cellulaire pendant 10 minutes dans une enceinte de biosécurité. Ajoutez ensuite cinq millilitres de média supplémentaire dans le puits qui était à l’origine rempli de la suspension cellulaire. Après cinq minutes supplémentaires, ajoutez cinq millilitres de média dans l’autre puits qui n’a pas été rempli à l’origine avec la suspension cellulaire.
Placez ensuite l’installation dans un incubateur. Changez de support tous les deux jours pendant sept jours. À la fin de l’expérience, fixez les cellules et l’échafaudage pendant 20 à 30 minutes en les plongeant dans un bécher rempli à 100 % d’éthanol.
Teindre l’échafaudage rincé avec une tache hemat toin pendant une à deux minutes. Ensuite, rincez-le pendant une à deux minutes en trempant à nouveau l’échafaudage dans un bécher avec de l’eau distillée deux fois après le rinçage, déshydratez l’échafaudage en cellules en immergeant l’échafaudage dans de l’éthanol à 70 % pendant une à deux minutes. Transférez ensuite l’échafaudage dans de l’éthanol à 95 % pendant une à deux minutes supplémentaires.
Enfin, placez l’échafaudage dans de l’éthanol à 100 % pendant deux minutes. Ensuite, contre-colorez la construction avec e, s et Y pendant une à deux minutes. Ensuite, rincez-le pendant une à deux minutes en trempant à nouveau l’échafaudage dans un bécher avec de l’eau distillée deux fois.
Après le rinçage, déshydratez l’échafaudage en l’immergeant dans une série d’éthanol gradué avant l’enrobage de résine. Enfin, intégrez l’échafaudage dans une résine acrylique pour le sectionnement et l’imagerie. Le modèle de microenvironnement biogénique présenté ici à travers les différentes étapes de fabrication consiste en un réseau trabéculaire poreux entièrement interconnecté, similaire à celui de l’os trabéculaire.
Ce modèle comporte plusieurs composants structurels, notamment des pores primaires interconnectés de 300 à 400 microns de diamètre, des micro-canaux de 25 à 70 microns de diamètre, et des nanopores de 100 à 400 nanomètres de diamètre à la surface, qui permettent aux cellules de s’ancrer. Le modèle de microenvironnement biogénique soutient l’ensemencement cellulaire par capillarité dans toutes les régions de l’échafaudage. Immédiatement après la saturation complète, la distribution cellulaire peut être clairement observée après la coloration et la section de l’hémat, du toin et de l’eoin de l’échafaudage.
Le numéro de cellule dans chaque région du modèle a été quantifié et suivi après trois jours de culture. Après sept jours de culture, chaque trabécule a été enveloppé de matrices extracellulaires et incrusté de cellules. Une fois dosée, cette technique peut être réalisée en trois jours si elle est correctement exécutée.
Lors de l’obtention de cette procédure, il est important de se rappeler de conserver le bon rapport poudre/eau et de maintenir un revêtement homogène Suite à cette procédure. D’autres méthodes telles que le système de balancement dynamique ou le système de culture en rotation peuvent être effectuées afin de répondre à des questions supplémentaires impliquant des réponses cellulaires.
Cette étude présente une méthode permettant de créer un modèle semblable à l'os, doté de microcanaux conçus pour améliorer l'absorption et la rétention cellulaires. La technique vise à relever les défis rencontrés en médecine régénérative, notamment dans la reconstruction osseuse.
Des microcanaux conçus dans des matrices biomatériaux permettent une migration cellulaire entraînée par la capillarité, résolvant ainsi un goulot d'étranglement majeur en ingénierie tissulaire osseuse : obtenir une distribution cellulaire uniforme dans des échafaudages de grand volume. Cette approche renforce la fiabilité prédictive des modèles précliniques en favorisant une infiltration cellulaire rapide et homogène sans forces externes, améliorant ainsi la pertinence translationnelle des thérapies régénératives pour les défauts osseux segmentaires. La méthode soutient la validation précoce des cibles en offrant un microenvironnement biomimétique ajustable qui reproduit l'architecture et la fonction du tissu osseux trabéculaire.
La méthode s'intègre à la continuité découverte-préclinique en permettant le criblage de biomatériaux, la validation fonctionnelle et une compréhension mécanistique dans les flux de travail de régénération osseuse, notamment lorsque la livraison cellulaire médiée par échafaudage constitue une étape limitante.