Name: תבניות נימי פעולה ייחודית על ידי מיקרו-ערוצים בעצמות כמו-יכולות לשפר את הגיוס של תאים לשיקום גדול גרמי פגם (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-09-11T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 35 s
Description: למד ליצור תבניות עצם עם מיקרו-ערוצים מונדסים לשיפור ספיגת ושמירת תאים. השיטה משתמשת בספוג פוליאוריתן מצופה הידרוקסיאפטיט לטיפול בפגמים גרמיים קרניאליים ומקסילופacialיים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

למחברים אין אישורים.

1. פוליאוריתן (PU) ספוג הכנה כתבנית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בספוגי פו לייצר תבניות hydroxyapatite מכילות נקבוביות מקשרים. השתמש בכל ספוג לספק trabeculae העיקרי להיווצרות של תבנית התמוכות כמו גם ההיווצרות של מיקרו-ערוצים בתוך trabeculae. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לגזור ולקצץ 80 ppi (נקבוביות לאינץ &#39;) ספוגים לגשר-2 צורות עם ממדים של 3.5 סנטימטר בגובה X 5 ס&quot;מ אורך x 1.5 ס&quot;מ רוחב. הערה: ניתן לבחור המידות וצורות על פי הגודל הנקבובית העיקרי הרצוי: 100 ppi, 80 ppi, ו -60 ppi. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפוך של 4% 100 מיליליטר (w / v) פתרון NaOH באמצעות כוס 150 מיליליטר; אז לטבול ולסחוט עד ספוגים מוכנים הם ספוגים לגמרי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר ההשריה, להניח את הכוס עם ספוגים בultrasonicator (42 קילוהרץ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Ultrasonically מראש לטפל בספוגי פו במשך 15-20 דקות ללא חום לשנות את מאפייני פני השטח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשטוף עם מים מזוקקיםמים למשך 5-10 דקות. בעוד השטיפה, לסחוט ספוגים ולאפשר להם להרחיב את 5 עד 7 פעמים כדי להסיר את NaOH השייר בתוך ספוגים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לסחוט ספוגים עם מגבות נייר כדי להסיר את עודפי מים; לאחר מכן לייבש אותם בתנור על 60-80 מעלות צלזיוס. </li></ol> 2. Hydroxyapatite (HA) Slurry הכנה לציפוי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני ביצוע slurry HA, למדוד את המשקל של כוס עם בר ומערבבים מגנטי. מדידה זו תשמש לחישוב יחס אבקה / נוזל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד 10 גרם של אבקת HA בגודל ננו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 20 מיליליטר של מים מזוקקים לתוך כוס 50 מיליליטר. חום ל120-140 מעלות צלזיוס ומערבבים בעזרת בוחש מגנטי חמה צלחת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 0.3 גרם (3% w / w) של אלכוהול פוליוויניל (PVA) (89,000-98,000 MW) לאבקה במים מזוקקים תוך ערבוב ב300-400 סל&quot;ד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים עד PVA נמס לגמרי. הפתרון צריך להיות ברור לאחר פירוקה של PVA מלא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל off האש ומוסיפה 0.1 גרם (1% w / w) של תאית carboxymethyl נתרן (CMC) (צמיגות נמוכה במיוחד) לאבקה תוך ערבוב ב400-500 סל&quot;ד. הפתרון צריך להיות ברור לאחר פירוקה של PVA מלא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים עד CMC נמס לגמרי ולהתקרר לRT. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 0.3 גרם (3% w / w) של פיזור polyacrylate אמוניום לאבקה תוך ערבוב ב300-400 סל&quot;ד. מערבבים עד שהיא נמסה לחלוטין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 0.2 גרם (2% w / w) של גליצרין לאבקה תוך ערבוב ב300-400 סל&quot;ד. מערבבים עד שהיא נמסה לחלוטין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאט לפזר את אבקת HA לפתרון תוך ערבוב ב600-900 סל&quot;ד וממשיך לערבב במשך 5 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Sonicate במשך 5 דקות באמצעות ultrasonicator כדי להבטיח פיזור של כל מסכת של אבקת HA. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 5 מיליליטר נוסף של מים מזוקקים לתוך התערובת תוך ערבוב ב600-900 סל&quot;ד וחום ב90-100 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממשיך לערבב את התערובת באמצעות stirrer מגנטי ב600-800 סל&quot;ד ב90-100 מעלות צלזיוס בORDאה להתאדות תוכן המים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את כל המשקל כולל הכוס ותערובת מהעת לעת עד יחס אבקה / נוזל של 1.75-1.8 מתקבל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עיצוב יחס אבקה / נוזל, לחלק את המשקל של האבקה על ידי המשקל הכולל של התערובת (2.14), כולל האבקה, חומרים כימיים, ומים, בניכוי המשקל של הכוס והבוחש (2.1), ובניכוי אבקת HA (2.2). הערה: לדוגמא: אם (תערובת כולה כוללים אבקה, חומרים כימיים, ומים) היא 49.05 G, B (כוס עם בוחש) היא 33.5 גר &#39;, ולאחר מכן C (אבקת HA) הוא 10 גרם. C / (ABC) = 10 / (49.05-33.5-10) = 1,80 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפשר slurry להתקרר לRT לפני השימוש לציפוי. </li></ol> 3. HA ציפוי, ייבוש, וSintering <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעיל ספוגים פו מוכנים עם תרחיף ציפוי HA בעזרת מרית נירוסטה עד slurry מופץ ברחבי homogenously ספוג PU על צלחת זכוכית. הערה: לאחר הסרת ההשמצה העודפתר&quot;י, חלק מהנקבוביות עדיין עשוי להיות סתום עם תרחיף בגלל צמיגות slurry הגבוהה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להבטיח קישוריות, אחידות, ונקבוביים פתוחים, מעט לפוצץ את תבניות HA המצופים באמצעות מדחס אוויר. תהליך זה מבטיח כי התבניות מצופות הומוגנית הן על המשטחים הפנימיים וחיצוניים של ספוג PU. הערה: אם ציפוי הומוגנית לא יושג, התבניות המצופים HA יקרסו במהלך תהליך sintering וגם עלולה להיסדק בזמן הטיפול בשל חוזק מכאני נמוך. בנוסף, הציפוי הומוגנית הוא קריטי ביצירת מיקרו-ערוצים בתוך trabeculae. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייבש את תבניות HA המצופים למינימום של 5 שעות בתנאי קירור (20-25 מעלות צלזיוס) עם זרימת אוויר עדינה. עם זאת, להאריך את זמן הייבוש מבוסס על הגודל של תבנית. הערה: לאחר ייבוש, תבניות HA המצופים תהיה בדרך כלל לכווץ כ 8% עד 10% בכל ממד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אחרי תהליך הייבוש, למקם את HAתבניות מצופים בכור היתוך אלומינה. לאחר מכן, למקם אותם בתנור בטמפרטורה גבוה ולהשתמש בפרופיל sintering שלב 8 הבא. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חום 2 מעלות צלזיוס / דקה עד 230 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חום 1 ° C / דקה עד 280 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחממים 0.5 מעלות צלזיוס / דקה עד 400 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חום 3 מעלות צלזיוס / דקה עד 600 מעלות צלזיוס. שמור ב 600 מעלות צלזיוס במשך שעה 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חום 5 מעלות צלזיוס / דקה עד 1,230 מעלות צלזיוס. שמור 1,230 מעלות צלזיוס במשך 3 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> C / דקת 5 מעלות מגניב RT. הערה: Sintering יתכווץ עוד יותר את התבניות הספוג HA המצופה בכ 22% - 25% בכל ממד. </li></ol></li></ol> 4. Ingress וInhabitancy של תאים לתוך תבנית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תרבות תאים טרום osteoblastic MC3T3 בתקשורת הלא-osteogenic בהיקף של α-ממ, בתוספת אנטיביוטיקה 10% שור עוברי סרום (FBS) ו -1% (סטרפטומיצין ופניצילין) על 37 מעלות צלזיוס באווירת humidified המכילה 5% CO 2 . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 10 מיליליטרשל השעיה תא ב 2 x 10 6 צפיפות תאים לתוך באר בודד בתוך צלחת 6-היטב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את התבנית בצורת גשר 3 סנטימטרים X 4 סנטימטרים X 1 סנטימטר אנכי לתוך הצלחת 6 היטב. הנח רגל אחת של התבנית לצלחת המכילה את ההשעיה התא, והרגל השנייה ולריק סמוך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפשר את התבנית לספוג ההשעיה התא במשך 10 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 5 מיליליטר של תקשורת לאחר מכן לטוב שהיה מלא במקור עם ההשעיה התא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחדש הבינוני בשתי הבארות כל 2 או 3 ימים עד 7 ימים חלפו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקבוע את היעילות של ניידות תא על ידי hematoxylin ו eosin מכתים 11. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תקן את התאים והפיגום על ידי הטבילה בEtOH 100% במשך 20-30 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כתם עם Hematoxylin במשך 1-2 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף במים מזוקקים במשך 1-2 דקות לפעמים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מייבש על ידי טבילה ב- 70%, אז 95%, ולאחר מכן 100% EtOH במשך 1-2 דקות כל אחד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כתם עם Eosin במשך 20-30 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף במים מזוקקים במשך 12 דקות לפעמים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מייבש על ידי טבילה ב- 70%, 80%, 90%, ו -100% EtOH במשך 1-2 דקות כל אחד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להטביע את הפיגום בשרף אקרילי עבור חתך והדמיה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקבוע את כדאיות תא עם 3 [4,5-Dimethylthiazol-2-י.ל.] ברומיד assay -2,5-diphenyl tetrazolium (MTT) כדאיות תא וassay חיים / המת (ערכת מכתים תא חי / מת MPTP) זמן נקודות יום 3 ו -7 11. הערה: ערכה של פרוטוקולי ייצור תבנית כמו עצם מיוצג במושב &quot;נציגי תוצאות&quot;. </li></ol>

<ol><li>Petrie Aronin, E. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+effects+of+scaffold+pore+size%2C+pore+volume%2C+and+total+void+volume+on+cranial+bone+healing+patterns+using+microsphere-based+scaffolds%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Mater+Res+A%22%5BJournal%5D)">Comparative effects of scaffold pore size, pore volume, and total void volume on cranial bone healing patterns using microsphere-based scaffolds.</a> J Biomed Mater Res A. 89 (3), 632-641 (2009).</li>
<li>Guzmán, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chitosan+scaffolds+containing+calcium+phosphate+salts+and+rhBMP-2%3A+in+vitro+and+in+vivo+testing+for+bone+tissue+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Chitosan scaffolds containing calcium phosphate salts and rhBMP-2: in vitro and in vivo testing for bone tissue regeneration.</a> PLoS One. 9 (2), e87149(1371).</li>
<li>Cha, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sinus+augmentation+using+BMP-2+in+a+bovine+hydroxyapatite%2Fcollagen+carrier+in+dogs%5BTitle%5D)+AND+%22J+Clin+Periodontol%22%5BJournal%5D)">Sinus augmentation using BMP-2 in a bovine hydroxyapatite/collagen carrier in dogs.</a> J Clin Periodontol. 41 (1), 86-93 (2014).</li>
<li>Karageorgiou, V., Kaplan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Porosity+of+3D+biomaterial+scaffolds+and+osteogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Porosity of 3D biomaterial scaffolds and osteogenesis.</a> Biomaterials. 26 (27), 5474-5491 (2005).</li>
<li>Fisher, M. B., Mauck, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+engineering+and+regenerative+medicine%3A+recent+innovations+and+the+transition+to+translation%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+Part+B+Rev%22%5BJournal%5D)">Tissue engineering and regenerative medicine: recent innovations and the transition to translation.</a> Tissue Eng Part B Rev. 19 (1), 1-13 (2013).</li>
<li>Manassero, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regeneration+in+Sheep+Using+Acropora+Coral%2C+a+Natural+Resorbable+Scaffold%2C+and+Autologous+Mesenchymal+Stem+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+Part+A%22%5BJournal%5D)">Regeneration in Sheep Using Acropora Coral, a Natural Resorbable Scaffold, and Autologous Mesenchymal Stem Cells.</a> Tissue Eng Part A. 19 (13-14), 1554-1563 (2013).</li>
<li>Reichert, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+tissue+engineering+solution+for+segmental+defect+regeneration+in+load-bearing+long+bones%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Transl+Med%22%5BJournal%5D)">A tissue engineering solution for segmental defect regeneration in load-bearing long bones.</a> Sci Transl Med. 4 (141), 141ra93(2012).</li>
<li>Sachlos, E., Czernuszka, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Making+Tissue+Engineering+Scaffolds+Work.+Review+on+The+Application+of+Solid+Freeform+Fabrication+Technology+to+The+Production+of+Tissue+Engineering+Scaffolds%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Cell+Mater%22%5BJournal%5D)">Making Tissue Engineering Scaffolds Work. Review on The Application of Solid Freeform Fabrication Technology to The Production of Tissue Engineering Scaffolds.</a> Eur Cell Mater. 5, 29-40 (2003).</li>
<li>Woodard, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+mechanical+properties+and+osteoconductivity+of+hydroxyapatite+bone+scaffolds+with+multi-scale+porosity%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">The mechanical properties and osteoconductivity of hydroxyapatite bone scaffolds with multi-scale porosity.</a> Biomaterials. 28 (1), 45-54 (2007).</li>
<li>Correia, C., et al. Acta Biomater. 8 (7), 2483-2492 (2012).</li>
<li>Wang, H., Li, Y., Zuo, Y., Li, J., Ma, S., Cheng, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biocompatibility+and+osteogenesis+of+biomimetic+nano-hydroxyapatite%2Fpolyamide+composite+scaffolds+for+bone+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Biocompatibility and osteogenesis of biomimetic nano-hydroxyapatite/polyamide composite scaffolds for bone tissue engineering.</a> Biomaterials. 28 (22), 3338-3348 (2007).</li>
<li>Oh, D. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bone+marrow+absorption+and+retention+properties+of+engineered+scaffolds+with+micro-channels+and+nano-pores+for+tissue+engineering%3A+a+proof+of+concept%5BTitle%5D)+AND+%22Ceram+Int%22%5BJournal%5D)">Bone marrow absorption and retention properties of engineered scaffolds with micro-channels and nano-pores for tissue engineering: a proof of concept.</a> Ceram Int. 39 (7), 8401-8410 (2013).</li>
<li>Hong, M. H., Kim, Y. H., Ganbat, D., Kim, D. G., Bae, C. S., Oh, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Capillary+action%3A+enrichment+of+retention+and+habitation+of+cells+via+micro-channeled+scaffolds+for+massive+bone+defect+regeneration.J%5BTitle%5D)+AND+%22Mater+Sci+Mater+Med%22%5BJournal%5D)">Capillary action: enrichment of retention and habitation of cells via micro-channeled scaffolds for massive bone defect regeneration.J.</a> Mater Sci Mater Med. 25 (8), 1991-2001 (2014).</li>
<li>Volkmer, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hypoxia+in+static+and+dynamic+3D+culture+systems+for+tissue+engineering+of+bone%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng.+Part+A%22%5BJournal%5D)">Hypoxia in static and dynamic 3D culture systems for tissue engineering of bone.</a> Tissue Eng. Part A. 14 (8), 1331-1340 (2008).</li>
<li>Malda, J., Klein, T. J., Upton, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+roles+of+hypoxia+in+the+in+vitro+engineering+of+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng%22%5BJournal%5D)">The roles of hypoxia in the in vitro engineering of tissues.</a> Tissue Eng. 13 (9), 2153-2162 (2007).</li>
<li>Macchetta, A., Turner, I. G., Bowen, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+HA%2FTCP+scaffolds+with+a+graded+and+porous+structure+using+a+camphene-based+freeze-casting+method%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">Fabrication of HA/TCP scaffolds with a graded and porous structure using a camphene-based freeze-casting method.</a> Acta Biomater. 5 (4), 1319-1327 (2009).</li>
<li>Cox, S. C., Thornby, J. A., Gibbons, G. J., Williams, M. A., Mallick, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+printing+of+porous+hydroxyapatite+scaffolds+intended+for+use+in+bone+tissue+engineering+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Mater+Sci+Eng+C+Mater+Biol+Appl%22%5BJournal%5D)">3D printing of porous hydroxyapatite scaffolds intended for use in bone tissue engineering applications.</a> Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 47, 237-247 (2015).</li>
<li>Wan, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adhesion+and+proliferation+of+OCT-1+osteoblast-like+cells+on+micro-+and+nano-scale+topography+structured+poly%28l-lactide%29%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Adhesion and proliferation of OCT-1 osteoblast-like cells on micro- and nano-scale topography structured poly(l-lactide).</a> Biomaterials. 26 (21), 4453-4459 (2005).</li>
<li>Zhao, L., Mei, S., Chu, P. K., Zhang, Y., Wu, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+influence+of+hierarchical+hybrid+micro%2Fnano-textured+titanium+surface+with+titania+nanotubes+on+osteoblast+functions%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">The influence of hierarchical hybrid micro/nano-textured titanium surface with titania nanotubes on osteoblast functions.</a> Biomaterials. 31 (19), 5072-5082 (2010).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

תבנית מרכיב רב כולל תאים, גורמי גדילה, חומרים מזינים, וכו &#39;יש צורך להתחדשות עצם מוצלח ושיקום תפקודי של פגמים קריטי עצם גדולים בגודל. בתוך גורמים אלה, מאפיינים ביולוגיים אנטומית conforming חיוניים. כדי להשיג פונקציונליות ביולוגית, התבנית חייבת להציג התאמה ביולוגית, osteoconductivity, שלמות מכאנית, שטח מספיק, מרקם פני השטח נאות, ואת האמצעים לחמצן וחומרים מזינים תחבורה. ברמה התאית, את התכונות הבאות הן קריטיות במיוחד לשיקום תפקודי של פגמי עצם מסיביים: חדירה הקלה לתוך תבנית (גיוס פעיל), הפצה אחידה בכל התבנית (השימור), התפשטות מואצת וכדאיות גבוהה (מגורים). לבסוף, ההיווצרות הבאה של מטריקס הסלולרי נוסף המשמעותי וליבוי ביטוי גנים הם חיוניים בתהליכים ביולוגיים חיוניים כגון כלי דם מהירOsteogenesis nd. סוגים רבים ושונים של תחליפים סינטטיים הוצעו להחליף / allo- שתלי עצם אוטומטיים. עם זאת, ארגון הפיגום הנוכחי אינו התערוכה מייקרו-סביבה פנימית המכילה מיקרו-ערוצים וננו-נקבוביות, ולכן אינו פעיל להקל חדירת תא, הפצה, וinhabitance עמוק לתוך התחליפים סינטטיים שגודלם עולים על 10 מ&quot;מ. הם לא מספקים רמזים פיזיים לחלוצי תאים ביעילות, במהירות, ואחיד להעביר עמוק לתוך תבנית העצם. במקום זאת, הגיוס הפסיבי המוגבל של תאים יוצר אוכלוסיות תאים מופצות בצורה לא שווה בין האזורים החיצוניים והפנימיים של הפיגום. זה לא רק מחריף את האתגר הראשוני של התאים שהגיעו לליבה הפנימית של התבנית, אלא גם מעכב את הזרימה תזונתית ותקשורת סלולארי עם הקצה השני של התחליף הסינתטי. סוג זה של תוצאות גיוס ואכלוס תא מידתי בד התאeath ועצם שלם צמיחה לאחר הפיגום כבר מושתלת לתוך הגוף 14,15. לפיכך, יש לנו הצגנו את הרעיון של פעולת נימים כאות פיזית העיקרית לטפל במכשולים הללו. יש לנו מהונדס היטב מיקרו-ערוצים בBMT לגרום לפעולת נימים שתבאנה בחשבון את כוח הגרירה העיקרי באחריות לאופן פעיל בגיוס תאים עמוקים לתוך BMT. טכניקת הציפוי הספוג PU מציגה מספר מאפיינים ייחודיים. ראשית, הוא מאפשר להכנה קלה של מבני trabecular נקבוביים מבוקרים היטב, אשר בעצמם תלויים במבני התבנית מוגדר מראש (כלומר, 80 נקבובית לתבנית אינץ &#39;עבור 300-400 מיקרומטר). זה חשוב מאוד לייעול גודל נקבובית לחדירת תא עצם 15. שנית, הטכניקה מאפשרת הבנייה של מיקרו-ערוצים מחוברים, המהווים את התפקיד המשמעותי של אתחול התא רילוקיישן 11. שלישית, אין כמעט מגבלות בעת שימוש בספוג PU במונחים של יצירת צורות מותאמות אישית וגדלים של התבניות. היצרנית יכולה להשתמש מספריים לצורות פשוטות או חיתוך לייזר אפילו שמחושב לגיאומטריות מורכבות. תוך שימוש בטכנולוגיות מבוקרות בדיוק אלה, יצרנו BMT. HA נבחר כחומר מוצא בשל יכולת ההתאמה הביולוגית וosteoconductive 17. במחקר זה, יש כמה שלבים קריטיים שצריך להיות מודגשים. במהלך הכנת תרחיף HA, אם הטמפרטורה גבוהה מדי ומהירות ערבוב היא נמוכה מדי, תרחיף HA יהפוך תקוע בקצה תחתון של הכוס ולהתייבש. לאחר תהליך הציפוי כאשר מכבים את תרחיף HA העודף, גבוה מדי של לחץ אוויר יכול לגרום לסדקים על פני השטח של BMT. חשוב לשמור על לחץ האוויר נמוך יחסית לאוורר כראוי slurry HA העודף בלבד. לבסוף, הצעדים שני והשלישי של תהליך sinteringהם קריטיים ביותר (חום 1 ° C / דקה עד 280 מעלות צלזיוס והחום 0.5 מעלות צלזיוס / דקה עד 400 מעלות צלזיוס). בטווח טמפרטורות זה, ספוג PU ישרוף לחלוטין בזמן HA הופך צפוף. אם פרוטוקול זה לא אחריו מקרוב, BMT יהיה התמוטט או התפורר לאחר sintering. BMT המתואר במחקר זה מציע מספר יתרונות. ראשית, מקרו-הנקבוביות בין מחוברים (300-400 מיקרומטר) לחקות את אלה של עצם trabecular האנושי ומאפשר לזרימת מח עצם חלקה. שנית, התבניות מורכבות ממייקרו-ערוצים (25-50 מיקרומטר) בתוך כל מחיצת trabecular להאיץ את החדירה הראשונית של תאי עצם באמצעות פעולת נימים. כפי שהודגם באמצעות סימולציה חישובית 13, אם התבנית הייתה רק 300 מיקרומטר נקבוביות (נקבוביות ראשוני) ולא microchannels, פעולת הנימים תהיה מספיקה לרוויה המלאה של התבנית עם מח עצם. זה במיוחד יחזיק אמיתי לפגמי גודל גדולים שיחייבו lתבניות גודל arge. תערוכת מיקרומטר בגודל ערוצי קליטת נוזלים יעילה מאוד, ולכן אנו צפויים מיקרו-הערוצים להיות אחראים בעיקר על פעולת נימים במחקר שלנו. שלישית, BMTs במיקום אסטרטגי ננו-נקבוביות. נתונים מהספרות מצביעים על כך שהתאים רגישים במיוחד לננו-תבניות 18,19; לכן, אנו צפויים ננו-נקבוביות על הקירות של מיקרו-הערוצים לשחק תפקיד בהגדלת מצורף תא. נקבוביות בגודל ננו (100-400 ננומטר) על פני השטח של septa trabecular אפשר משותק תאים לעגן. בסך הכל, ההשפעות המשולבות של שלושת מבנים הפנימיים אלה הביאו לגיוס משופר תא והידבקות בכל התבנית. עם זאת, ישנן מספר מגבלות של הפרוטוקול והשלבים הקריטיים לפברק BMT המושלם. לדוגמא, לעתים קרובות יש כמות גדולה של תרחיף HA מוכנה בשל הקושי בשמירת צמיגות הומוגנית ואילו ציפוי. כמו כן קיימת מגבלה בקבלתתבניות של יותר מ -5 סנטימטר 3 בנפח בשל זמן עבודה תוך ציפוי. עובי הציפוי הוא קריטי אשר משתנה בהתאם לטכניקות של היצרנית. ממצאי המחקר שלנו מצביעים על כך שהשתלת מח העצם מסוגל לקלוט ושמירת תאים יציעו יתרונות פוטנציאליים על alloplastic הקונבנציונלי (או סינטטי) פיגומים. מחקר פרוספקטיבי נשקלת כדי לאמת את היתרונות של BMT בOsteogenesis ו / או אנגיוגנזה יחד עם גורמים הקשורים לצמיחת עצם. לכן, אנו טוענים כי הפיגום המומלץ הייחודי שלנו BMT יכול לטפל בחסמים העיקריים של חדירת מח עצם מספיק למבנים סינטטיים והתחדשות עצם שלמה בפגמים גדולים. המטרה הסופית של מחקר זה היא לפשט את הפרדיגמה הנוכחית של ביו-הנדסה בשיקום עצם ושיקום תפקודי בפגמים גרמיים קריטיים בגודל על ידי ביטול צורך סטרומה מח עצם גוזלת זמן / עתיר עבודהתהליכי בידוד תאי L והתרחבות. לבסוף, אנו שואפים לנצל אנטומית העומדים 3D-בונה עם מיקרו-ערוצים וננו-נקבוביות, שגורמים לספיגה מהירה של תאים, חלוקה הומוגנית, וinhabitance לבנייה מחדש של עצם.

המטרה הסופית של הנדסת רקמות עצם עם מבנים סינתטיים היא שילוב המבנים בעצם המארח, אכלוס מחדש של המבנים עם תאי מארח, ובנייה מחדש של חילופי גזים ונוזלי גוף כדי להחזיר את תפקוד העצם התקין. בעשור האחרון דווח על מחקר ניכר בשימוש בביו-חומרים פולימריים וקרמיים לייצור פיגומים1,2. עם זאת, החומר וטכניקת הייצור האידיאליים להתחדשות אופטימלית של רקמת העצם טרם זוהו. בנוסף, קיים חוסר הצלחה כללי בהבאת טכנולוגיות אלו למרפאה, במיוחד לשחזור ושיקום פגמים גדולים בעצמות. לכן, שחזור פגמים גרמיים בגודל קריטי עדיין נותר אתגר קליני1-5. 
באופן אידיאלי, הפיגומים להתחדשות רקמת העצם צריכים להפגין תאימות ביולוגית מבלי לגרום לתגובות דלקתיות או תגובות של גוף זר/רעיל, להיות בעלי תכונות מכניות תואמות באופן הדוק בהשוואה לאלו של עצם מקומית, ולהיות בעלי מנגנון המאפשר דיפוזיה ו/או הובלה של יונים וחומרים מזינים. קשר חזק עם עצם המארח, צמיחת עצם דינמית, צמיחת כלי דם ופירוק ביולוגי של הפיגומים רצויים באותה מידה. למרות שהשימוש בפיגומי פולימר מתכלים הראה התקדמות מבחינת צמיחת רקמות, ישנן מחלוקות לגבי השימוש בהם להתחדשות עצם. 
למרות המאמצים הנרחבים הללו, למבנים הסינתטיים המבניים המאורגנים ביותר יש עדיין פוטנציאל מוגבל להתגבר על המכשול של חדירת תאים פסיביים. רוב הגישות הללו הביאו לצמיחת רקמות במבחנה עם חתכים של פחות מכמה מיקרומטר עד כמה מ"מ מהמשטח החיצוני, אינטגרציה לא שלמה עם עצם המארח, והתחדשות עצם חלקית בלבד in vivo6,7. התאים החלוצים אינם נודדים עמוק לתוך המבנים בגלל היעדר כוח ראשוני שמושך אותם פנימה לפני תחילת ההתיישבות של התאים. כתוצאה מכך, קולוניזציה של תאים מתרחשת אך ורק בפריפריה של הפיגום, והופכת לחסימה מהפריפריה למרכז הפיגום. לפיכך, דיפוזיה של חמצן וחומרים מזינים לחלקים הפנימיים של התבניות הופכת מוגבלת8. לכן, ברור כי הארכיטקטורה של הפיגומים (גודל נקבוביות, נקבוביות, קישוריות הדדית וחדירות) המשפיעים על הובלה ודיפוזיה של חומרים לאורך הפיגומים היא קריטית להשגת התפשטות והתמיינות תאים מבוזרים היטב9,10. למרות שסידן פוספט שימש בעבר לייצור פיגומים, תהליכים ונהלים שונים הביאו לעתים קרובות לפיגומי סידן פוספט עם ארכיטקטורות שונות. לפיכך, בחירת תהליך הייצור הופכת חשובה בהכתבת ארכיטקטורת הפיגומים הדרושה להתחדשות מוצלחת של רקמת העצם.
לסיכום, ישנם עדיין שני חסרונות עיקריים בהנדסת רקמת עצם שיש לטפל בהם: גיוס התאים הראשוני לתבנית לפני הצמדת התא והקולוניזציה ואיכות זרימת החומר הן לתוך התבנית והן מחוצה לה.

<table><tbody><tr><td>פוליאוריתן</td><td>ספוג פלסטי פוליסטי פולי פולי</td><td>3215</td><td></td></tr><tr><td>נתרן הידרוקסיד</td><td>סיגמא-אולדריץ</td><td>' 167176</td><td></td></tr><tr><td>אבקת הידרוקסיאפטיט</td><td>אוסגן</td><td></td><td></td></tr><tr><td>פוליוויניל אלכוהול</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>341584</td><td></td></tr><tr><td>קרבוקסימתיל צלולוז מלח נתרן</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>360384</td><td></td></tr><tr><td>אמוניום פוליאקרילט</td><td>ונדרבילט</td><td>DARVAN 821A</td><td></td></tr><tr><td>גליצרין</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>G2289</td><td></td></tr></tbody></table>

תבניות נימי פעולה ייחודית על ידי מיקרו-ערוצים בעצמות כמו-יכולות לשפר את הגיוס של תאים לשיקום גדול גרמי פגם

Distinctive Capillary Action by Micro-channels in Bone-like Templates can Enhance Recruitment of Cells for Restoration of Large Bony Defect

ללא אוכלוסייה פעילה, משגשגת תא שמופצת היטב ויציבות מעוגנת לתבנית הוכנסה, התחדשות עצם חריגה אינה מתרחשת. עם תבניות קונבנציונליות, העדר תוצאות מיקרו-ערוצים פנימיים בחוסר חדירת תא, הפצה, וinhabitance עמוק בתוך התבניות. לפיכך, תבנית נקבובית ביותר ואחיד ביניהם trabecular-כמו עצם במייקרו-ערוצים (תבנית מייקרו-סביבה הביוגניים; BMT) פותחה כדי לטפל במכשולים הללו. BMT הרומן נוצר על ידי מושגים חדשניים (פעולת נימים) ומפוברק עם טכניקת ציפוי ספוג-תבנית. BMT מורכב מכמה רכיבים מבניים: עיקרי-נקבוביות בין מחוברים (300-400 מיקרומטר) המחקים את הנקבוביות בעצמות trabecular, מיקרו-ערוצים (25-70 מיקרומטר) בתוך כל טרבקולה, וnanopores (100-400 ננומטר) ב פני השטח כדי לאפשר לתאים לעגן. יתר על כן, BMT תועד על ידי מחקר בדיקה מכאני שיש SIMתכונות חוזק מכאני ilar לאלה של עצם trabecular האנושי (~ 3.8 MPA) 12. BMT הציג גבוהה קליטה, שימור, ומגורים של תאים בתבניות בצורת הגשר (Π) (גובה 3 סנטימטר ואורך 4 סנטימטרים). התאים שהיו בתחילה זורעים לתוך קצה אחד של התבניות התגייסו מייד לקצה השני (מרחק 10 סנטימטרים) על ידי פעולת נימים של BMT בתקשורת הסלולרי. לאחר 4 שעות, התאים כבושים homogenously כל BMT והציגו התנהגות סלולרית רגילה. פעולת הנימים היוותה החדירה של התאים תלויים בתקשורת וההפצה (הגירה פעילה) ברחבי BMT. לאחר שצפה ביכולות של BMT אלה, אנו צופים כי BMTs יספוג תאי מח עצם, גורמי גדילה, וחומרים מזינים מהפריפריה בתנאים פיסיולוגיים. BMT עשוי לפתור מגבלות הנוכחיות באמצעות חדירה מהירה, הפצה הומוגני וinhabitaNCE של תאים בתבניות גדולות, נפח לתקן פגמי שלד מסיביים.

המבנה הכללי של BMT מציג תבנית תלת-ממדית ייחודית עם מבנים פנימיים כמו עצם trabecular. BMT מכיל מאקרו-נקבוביות, מיקרו-ערוצים, וננו-נקבוביות. תצורות ברורות של מקרו-נקבוביות ביניהם באופן מלא (בגודל ממוצע של 320 מיקרומטר), מיקרו-ערוצים (קוטר ממוצע של 50 מיקרומטר), וננו-נקבוביות (גודל ממוצע של 100 ננומטר) אומתו עם מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (EVO-40; ZEISS), כמו גם באמצעות מיקרו-טומוגרפיה. איור 1 מציג פרוטוקולים מפורטים בשלבים ביצירת BMT. באמצעות שליטה מדויקת של הפרוטוקולים מההכנה של ספוגים פו לתהליך sintering (P1 - P7; איור 1), ניתן להשיג את התכונות הבאות: משטח צפוף וחלק מאוד לאחר ציפוי HA וייבוש; בדיוק בצורה ובגודל 3-D תבנית; רשת מחוברת באופן מלא נקבובית trabecular דומה לזה של עצם trabecular; ושנינות מיקרו-ערוציםהין כל טרבקולה המחקה ערוצים תוך-גרמיים כגון תעלות Haversian והתעלות של פולקמן (איורים 2 ו -3). יתר על כן, חוזק מכאני גבוה יחסית (~ 3.8 MPA) דומה לזו של עצם trabecular אדם נמדד על ידי בדיקת חוזק לחיצה. פרמטרים histomorphometric מאוד דומים לאלה של אדם מותני חוליות עצם trabecular אושרו על ידי ניתוח מיקרו-CT 12. גדלים שונים של פעולת נימים הודגמו באמצעות קטרי נימים שונים באיור 4 באמצעות סימולציה חישובית. באמצעות הדמיות אלה, אנו צפויים כי BMT היה להציג שיעורי ספיגה משתנים בתוך העיקרי-נקבוביות (300-400 מיקרומטר) ומיקרו-ערוצים (25-70 מיקרומטר) המבוסס על הקטרים. נימים קטנות הציגו יכולות קליטה חזקות יותר. הנחה זו אומתה בניסוי זה, כפי שמוצג באיור 5. BMT הציג יעיל מאודקליטת נוזלים ושימור דרך פעולת הנימים של מבני ערוץ מיקרו; הכתם הכחול של stevenel שימש כמדיום נוזל כדי לעקוב אחר הזרימה (איור 5) בקלות. בהתבסס על סימולציה חישובית, BMT עם תצורות אלה ראו לקלוט ולשמר השעיות תא עד 8.5 סנטימטר במרחק כולל בתוך 10 שניות. בשל פעולת נימים חזקה הנגרמת על ידי המבנים הפנימיים, הבינוני המוכתמים הגיע לקצה השני של 3 סנטימטר (גובה) x 4 סנטימטר (אורך) x 1 סנטימטר תבנית (רוחב) בצורת גשר בתוך דקות 1 ו -40 שניות. יתר על כן, גיוס פעיל תא ושילובם בBMT נצפה (איור 6). בהמשך לכך, גיוס התא הומוגנית והקובץ המצורף הביאו שגשוג משופר והיווצרות מטריצה ​​בהיווצרות מופצת באופן שווה. יתר על כן, הגירה למרחקים ארוכים (~ 10 סנטימטרים) של תאים דרך BMT קבלה תוקף מייד לאחר השתלת מח העצם היה רוויה בהשעית התא. Se<html> תאי eded שרדו במגזר התבנית שנחשף לאוויר ולא שקוע במדיום התרבות. בניסוי זה, מדיום התרבות הועמד לתאים על ידי באופן בלעדי בבארות נוגעות רק רגליים של הפיגום. פעולת הנימים הוצגה על ידי microchannels אז אפשרה למדיום חדש כדי להגיע לחלק מהפיגום העליון, הגשר. לאחר 3 ימים של תרבות, התבנית הפכה עסוקה בתאים במהירות מתרבים. לאחר 7 ימים של תרבות, כל טרבקולה הייתה עטופה במטריצות סלולריות נוספות ומשובץ עם תאים 13. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/52947/52947fig1.jpg" /> איור 1. הפרוטוקול הכולל כמו עצם ייצור תבנית מהטיפול המקדים של ספוג PU (P1) לטיפול הסופי חום (P7). שמירה על פרופיל sintering המדויק לאחר P7 הוא קריטי בהשגת חוזק מכאני טוב.f = יעד &quot;https://www.jove.com/files/ftp_upload/52947/52947fig1large.jpg&quot; = &quot;_ blank&quot;&gt; לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/52947/52947fig2.jpg" /> . איור 2 מיקרוסקופ סטריאו נציג (AmScope; SM-2TZ-M) תמונות (x4) של ppi 80 גודל ספוג PU (משמאל), HA מצופה ומיובש BMT (באמצע), וBMT sintered (מימין) (מידות: 3. סנטימטר בגובה x 4 סנטימטר באורך x 1 סנטימטר ברוחב). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52947/52947fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/52947/52947fig3.jpg" /> תמונות איור 3. SEM ומיקרו-CT של תבנית הביוגניים: (א) תמונה כוללת של תבנית הביוגניים, <st<html> Rong&gt; תמונות (B, C, D) למיקרו-ערוצים. על מנת להדגיש מיקרו-ערוצים ברורים בtrabeculae, התבנית הייתה מגורען. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52947/52947fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/52947/52947fig4.jpg" /> . איור 4. חישוב חישובית של פעולת נימים בקטרים ​​ערוץ שונים באותה תקופת הזמן (0.4 ms), תוך הנימים הגדולות (D = 300 מיקרומטר: מתייחס לעיקרי-נקבובית) נספג בינוני (הכחול) עד 0.16 מ&quot;מ ב גובה, הנימים הקטנות (ד = 30 מיקרומטר: מתייחס לערוץ מיקרו) נספגו הבינוני עד .415 מ&quot;מ הגובה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52947/52947fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> NT &quot;FO: לשמור-together.within עמודים =&quot; תמיד &quot;&gt; <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/52947/52947fig5.jpg" /> איור 5. תמונות הראו הבדלים ביכולות קליטה של פעולת נימים המבוססות על גדלים שונים של ראשוני-נקבוביות ומיקרו-ערוצים (גודל ראשוני נקבובית מתייחס לקוטר הממוצע: 60 ppi ≈ 470 מיקרומטר, 80 ppi ≈ 320 מיקרומטר, ≈ 100 ppi 200 מיקרומטר). הקווים הצהובים מייצגים את פעולת נימים הנגרמת על ידי השילוב של ראשוני-נקבוביות ומיקרו-ערוצים. הקווים האדומים מייצגים את פעולת נימים הנגרמת על ידי בעיקר מיקרו-ערוצים הציגו בכל טרבקולה. כפי שניתן לראות ב( F), תבנית 100 ppi מושרה פעולת נימים החזקה, וכתוצאה מכך הרוויה המלאה של התבנית בתוך 39 שניות. תבניות 80 ppi ו -60 ppi נבדקו לאחר מכן. (ב) 0 שניות, (ג) 0.5 שניות, (ד) 1.5 שניות, (E) 17.0 שניות, (F) 39.0 שניות, (G) 50.0 שניות, ודקות 1 18 שניות לאחר טבילה (H). (ממד תבנית: 1סנטימטר x 1 סנטימטר x 4 סנטימטר בcuboidal גובה). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52947/52947fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 6" src="/files/ftp_upload/52947/52947fig6.jpg" /> איור 6. כניסה וההגירה של תאים מהבארות זרע (חלק I) לבארות unseeded (חלק V) באמצעות התבניות הביוגניים הנגרמות על ידי פעולת נימים. תאי זרע בתחילה הגיעו לסוף רגל unseeded (חלק V) מייד לאחר רוויה מלאה. לאחר 3 ימים, נקודת המפגש של התאים היה ברורה לאורך כל התבנית. לאחר 7 ימים, היווצרות מטריצת קולגן spatiotemporal התרחשה בתוך אוכלוסיות תאים (כתם H &amp; E). (ממד תבנית: 3 סנטימטר בגובה x 4 ס&quot;מ אורך x 1 סנטימטר ברוחב). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52947/52947fig6large.jpg" target="_blank">אנא CL</a>איכס כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

מוצג תהליך גנרי שלב אחר שלב ליצירת תבנית דמוית עצם עם מיקרו-ערוצים מהונדסים. יכולות ספיגה ושימור גבוהות של התבנית מודגמות על ידי פעולה נימית באמצעות מיקרו-ערוצים.

Without an active, thriving cell population that is well-distributed and stably anchored to the inserted template, exceptional bone regeneration does not ...

המטרה הכוללת של פרוצדורה זו היא ליצור מיקרו-סביבה של תבנית עצם בעלת יכולת לשקם עצם חסרה או פגועה. דבר זה מושג תחילה על ידי עיצוב ושינוי של ספוג פוליאוריטן כך שיתאים לאזור הפגם. השלב השני הוא ציפוי אחיד של ספוג הפוליאוריטן בתמיסת hydroxyapatite צמיגית והשארתו לייבוש.השלב הסופי הוא מרכוז ציפוי ההידרוקסיאפטיט בתנור שרירים בטמפרטורה גבוהה. בסופו של דבר, מיוצרת תבנית דמוית עצם עם מיקרו-תעלות הנדסיות בעלות יכולות ספיגה ושימור תאים גבוהות. היתרון המרכזי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות, כגון טכניקות של שטיפת מלח או הדפסה בתלת-ממד, הוא שההנדסה של המיקרו-תעלות במבנה משרה פעולה קפילרית.שיטה זו יכולה לסייע בטיפול באתגרים מרכזיים בתחום הרפואה הרגנרטיבית, כגון שחזור של פגמים גרמיים סגמנטליים ופגמים גרמיים קראניו-מקסילו-פציאליים. השלכותיה של טכניקה זו משתרעות עד לטיפול בעיוותים מולדים. התבניות ניתנות להתאמה מלאה מבחינת צורה וגודל, והפעולה הקפילרית תעודד נדידה של תאים למרחקים ארוכים.למרות ששיטה זו מספקת תובנות לגבי התחדשות עצם, ניתן להחילה אותה גם על מערכות תרבית אחרות, כגון פלטפורמת תרבית סרטן בתלת-ממד. התחילו בקיצוץ ספוגי פוליאוריטן עם 80 נקבים לאינץ' לצורות של גשר, במידות של 3.5 סנטימטרים בגובה, חמישה סנטימטרים ברוחב ו-1.5 סנטימטרים בעומק. לאחר מכן, הכינו 100 מיליליטר של תמיסת נתרן הידרוקסיד בריכוז 4%.השתמשו בכלי ביקר בנפח 150 מיליליטר. טבלו את הספוגים בתמיסת נתרן הידרוקסיד וסחטו את האוויר הכלוא עד שהספוגים יהיו ספוגים לחלוטין. לאחר הרוויה, הניחו את הכלי עם הספוגים במכשיר אולטרסאונד בתדר של 42 קילו-הרץ למשך 15 עד 20 דקות ללא חימום.בסיום, שטפו את הספוגים במים מזוקקים במשך חמש עד 10 דקות; במהלך השטיפה, סחטו את הספוגים והניחו להם להתרחב חמש עד שבע פעמים כדי להסיר שאריות של נתרן הידרוקסיד מתוך הספוגים. הסילו עודפי מים מהספוגים באמצעות נייר סופג, ולאחר מכן הניחו אותם בתנור בטמפרטורה של 60 עד 80 °C להשלמת הייבוש. כדי להתחיל בהכנת תרחיף ההידרוקסיאפטיט, שקלו תחילה כוס כימית של 50 milliliter עם מגנט בחישה.לאחר מכן, הוסיפו 20 milliliters של מים מזוקקים לכלי הביקר. חממו את המים על פלטה חשמלית המכוונת ל-120 עד 140 degrees Celsius וערבבו באמצעות בוחש מגנטי. כאשר המים מתחילים לרתוח, הוסיפו 0.3 grams של אבקת polyvinyl alcohol למים המזוקקים תוך כדי ערבוב במהירות של 300 עד 400 RPMs.ערבב עד שהאבקה תהיה מומסת לחלוטין והתמיסה תהיה צלולה. לאחר מכן, כבה את החימום והוסף 0.1 גרם של אבקת sodium carboxy methyl cellulose בעלת צמיגות נמוכה במיוחד תוך המשך ערבוב במהירות של 400 עד 500 RPMs עד שהתמיסה תהפוך לצלולה. שוב, לאחר ההמסה, צנן את התערובת לטמפרטורת החדר.לאחר מכן, הוסיפו 0.3 גרם של ammonium polyacrylic dispersant תוך כדי ערבוב במהירות של 300 עד 400 RPMs. ערבבו עד להמסה מלאה, ולאחר מכן הוסיפו 0.2 גרם של glycerin תוך כדי ערבוב חוזר במהירות של 300 עד 400 RPMs. ערבבו את התערובת עד להמסה מלאה.לאחר מכן, שקלו 10 grams של אבקת hydroxyapatite ננו-ממדית והוסיפו אותה לאט לכלי הביקר תוך ערבוב במהירות של 600 עד 900 RPMs. המשיכו בערבוב במשך חמש דקות. לאחר מכן, הניחו את התערובת במכשיר אולטרסוניק ובצעו סוניקציה למשך חמש דקות כדי להבטיח פיזור של כל הת뭉יות של אבקת ה-hydroxyapatite, ולאחר מכן הוסיפו חמישה milliliters נוספים של מים מזוקקים לתערובת תוך ערבוב במהירות של 600 עד 900 RPMs וחממו בטמפרטורה של 90 עד 100 °C; המשיכו לערבב את התערובת באמצעות בוחש מגנטי במהירות של 600 עד 800 RPMs בטמפרטורה של 90 עד 100 °C.על מנת לאדות את תכולת המים, יש למדוד מעת לעת את המשקל הכולל, כולל הכלי והתערובת, עד לקבלת יחס בין אבקה לנוזל של 1.75 עד 1.80. כפי שמתואר בפרוטוקול הטקסט המצורף, יש להמתין עד שסמיכית התערובת תתקרר לטמפרטורת החדר לפני השימוש בה לציפוי; יש לצפות את ספוגי הפוליאוריתן בתערובת ה-hydroxy appetite באמצעות שפכדל נירוסטה, עד שהתערובת תתפזר באופן הומוגני בכל ספוג הפוליאוריתן על גבי פלטת זכוכית. לאחר מכן, יש לנשוף קלות על הספוגים באמצעות מדחס אוויר כדי להבטיח קישוריות, אחידות ונקבוביות פתוחות.אם לא הושג ציפוי הומוגני, התבניות המצופות בהידרוג'ל יקרסו במהלך תהליך ה-ING ועלולות גם להיסדק בזמן הטיפול בשל מגבלות ייצור נמוכות. בנוסף, ציפוי הומוגני הוא קריטי ליצירת מיקרו-ערוצים בתוך התבנית. ייבשו את התבניות המצופות ב-HA למשך חמש שעות לפחות בטמפרטורה של 20 עד 25 °C עם סירקולציה עדינה של אוויר.הגדילו זמן זה עבור תבניות גדולות יותר. לאחר תהליך הייבוש, הניחו את התבניות המצופות HA על כור של Illumina. לאחר מכן, הכניסו אותן לתנור בטמפרטורה גבוהה ופעלו לפי פרופיל המרכוז בן שמונה השלבים המתואר בפרוטוקול הטקסט המצורף.הוסיפו 10 milliliters של תאי mc three T three פרה-אוסטאובלסטיים בריכוז של 1 million cells לבאר בודדת בתוך פלטה של שש בארות. לאחר מכן, מקמו באופן אנכי את התבנית בצורת גשר בגודל 3 centimeters על 4 centimeters על 1 centimeter בתוך הפלטה של שש הבארות. מקמו רגל אחת של התבנית בתוך באר המכילה את תרחיף התאים ואת הרגל השנייה בבאר ריקה סמוכה.יש לאפשר לתבנית לספוג את תרחיף התאים למשך 10 דקות בתוך קבינת בטיחות ביולוגית. לאחר מכן, יש להוסיף חמישה מיליליטר של מצע נוסף לבאר שמולאה במקור בתרחיף התאים. לאחר חמישה דקות נוספות, יש להוסיף חמישה מיליליטר של מצע לבאר השנייה שלא מולאה במקור בתרחיף התאים.לאחר מכן, הניחו את המערך בתוך אינקובטור. החליפו את המצע מדי יומיים במשך שבעה ימים. בסיום הניסוי, קבעו את התאים ואת הפיגום למשך 20 עד 30 דקות על ידי טבילה בכלי חבקי מלא ב-100% ethanol.צבע את הפיגום השטוף בצבע hematoxylin למשך דקה עד שתי דקות. לאחר מכן, שטוף אותו למשך דקה עד שתי דקות על ידי טבילה חוזרת של הפיגום בתוך כוס כימית עם מים מזוקקים פעמיים; לאחר השטיפה, ייבש את הפיגום על ידי טבילה ב-70% ethanol למשך דקה עד שתי דקות. לאחר מכן, העבר את הפיגום ל-95% ethanol למשך דקה עד שתי דקות נוספות.לבסוף, הנח את הפיגום ב-100% ethanol למשך שתי דקות. לאחר מכן, בצע צביעה נגדית של המבנה עם e, s ו-Y למשך דקה עד שתי דקות. לאחר מכן, שטוף אותו למשך דקה עד שתי דקות על ידי טבילה חוזרת של הפיגום בתוך כוס כימית עם מים מזוקקים פעמיים.בעקבות השטיפה, ייבשו את הפיגום על ידי טבילה בסדרה של ריכוזי אתנול מדורגים לפני הטמעה בשרף. לבסוף, הטמיעו את הפיגום בשרף אקרילי לצורך חיתוך ודימוי. תבנית המיקרו-סביבה הביוגנית המוצגת כאן בשלבים השונים של הייצור מורכבת מרשת טרבכולרית נקבובית ומקושרת באופן מלא, הדומה לזו של עצם טרבכולרית.לתבנית זו מספר רכיבים מבניים, הכוללים נקבים ראשוניים מקושרים שקוטרם 300 עד 400 microns, מיקרו-ערוצים שקוטרם 25 עד 70 microns, וננו-נקבים שקוטרם 100 עד 400 nanometers על פני השטח, המאפשרים לתאים לעגן את עצמם. תבנית המיקרו-סביבה הביוגנית תומכת בזריעת תאים לכל אזורי הפיגום באמצעות פעולה קפילרית. מיד לאחר רוויה מלאה, ניתן לראות בבירור את התפלגות התאים לאחר צביעה בהמטוקסילין ואוזין וחיתוך של הפיגום.מספר התאים בכל אזור של התבנית נמדד ונערך מעקב אחריו לאחר שלושה ימים של תרבית. התבנית התמלאה בתאים בעלי קצב התרבות מהיר. לאחר שבעה ימים של תרבית, כל טרבקולה (trabecula) הייתה עטופה במטריצות חוץ-תאיות ומוטמעים בה תאים. כאשר הטכניקה מיושמת כראוי, ניתן להביא אותה לדיוק נדרש בתוך שלושה ימים.בעת ביצוע הליך זה, חשוב לזכור לשמור על היחס הנכון בין האבקה למים ולהבטיח ציפוי הומוגני בעקביות עם הפרוטוקול. ניתן להשתמש בשיטות אחרות, כגון מערכת נדנוד דינמית (dynamic rocking system) או מערכת תרבית מסתובבת (spinning culture system), כדי לענות על שאלות נוספות הנוגעות לתגובות תאיות.

distinctive-capillary-action-micro-channels-bone-like-templates-can

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

אדם בתאי גזע perivascular (PSCs) הם גזע הרומן הסלולרי בכיתה לשחזור רקמות השלד דומה בתאי גזע mesenchymal (MSCs). PSCs יכול להיות מבודד על ידי FACS (תא הקרינה מיון פעיל) מרקמת השומן רכש במהלך הליכים סטנדרטיים שאיבת שומן, בשילוב מכן עם פיגום osteoinductive להשיג היווצרות...

שימוש בתאי גזע לשחזור עצם Perivascular

פרוטוקול זה מתאר את הבידוד של שומן הנגזר מתאי סטרומה lipoaspirate ויצירת 4 calvarial פגם קריטי בגודל מ"מ להעריך התחדשות שלד.

תיקון של דגם פגם Calvarial הקריטי בגודל תאי שומן באמצעות נגזרת סטרומה נקטפו מן Lipoaspirate

פיגומים המסוגלים להתאים לפגמים בעצם הגולגולת-לסת (CMF) תוך הפגנת מוליכות אוסטאו-מוליכות ופעילות ביולוגית מעניינים. פרוטוקול זה מתאר הכנת פיגום זיכרון צורה המבוסס על פוליקפרולקטון דיאקרילט (PCL-DA) בשיטת שטיפת חלקיקים יציקת ממס (SCPL) המשתמשת בתבנית מלח התמזגה ויישום ציפוי פולידופמין ביו-אקטיבי.

ייצור של זיכרון מבוסס PCL יו, &quot;עצמית הולם&quot; צורת פולימר פיגום

השרשה של שתלי עצם אוטולוגית ואלוגנאית מהווה קיבלה גישות לטיפול באובדן עצם craniofacial גדול. עם זאת, ההשפעה של הרכב שתל על יחסי הגומלין בין neovascularization, התמיינות תאים והיווצרות עצם לא ברורה. אנו מציגים פרוטוקול הדמיה multimodal נועד על מנת להבהיר את התלות ההדדית אנגיוגנזה-Osteogenesis בקרבת השתל.

טומוגרפיה ממוחשבת והדמיה אופטית של צימוד Osteogenesis-אנגיוגנזה להערכת שילוב של Autografts עצם הגולגולת וAllografts

תאי סטרומה שמקורם בשומן עשויים להיות שימושיים להנדסת רקמה חדשה מתאי המטופל עצמו. אנו מציגים פרוטוקול לבידוד של תת-אוכלוסייה של תאי סטרומה שמקורם בשומן אנושי (ASCs) עם פוטנציאל אוסטאוגני מוגבר, ואחריו יישום התאים בבדיקת ריפוי קלוריאלי in vivo.

בידוד מהיר של BMPR-IB + השומן שמקורם בתאי סטרומה לשימוש במודל ריפוי פגם calvarial

כאן, אנו מציגים את פרוטוקול להמחיש כלי דם היווצרות ויוו ואת בזמן אמת ב- 3D פיגומים על ידי מיקרוסקופ multiphoton. אנגיוגנזה פיגומים מהונדסים נחקרה מודל פגם מאתר calvarial עצם קריטי. עוד כלי דם חדשים התגלו בקבוצה טיפול יותר שולטת.

אנגיוגנזה להמחיש באמצעות מיקרוסקופ Multiphoton Vivo ב מהונדסים גנטית לגרדום 3D-PLGA/nHAp Calvarial תיקון פגם קריטי של העצם

המספר של הרומן biomaterials מתוכנן עבור תיקון גדול עצמות נגעים מתרחבת באופן רציף, במטרה לשפר את עצם ריפוי ולהתגבר על הסיבוכים עם השתלת עצם. כאן, אנו מציגים אסטרטגיה רב תחומיים לניסויים קליניים הביו של biomaterials לתיקון העצם.

פרופיל תאימות ביולוגית על Biomaterials עבור התחדשות העצם

במחקר זה אנו מפרטים שיטות של דה-צלולריזציה, אפיון פיזיקלי, הדמיה והשתלת in vivo של ביו-חומרים צמחיים, כמו גם שיטות לזריעה והתמיינות של תאים בפיגומים. השיטות המתוארות מאפשרות הערכה של ביו-חומרים מבוססי צמחים עבור יישומי הנדסת רקמת עצם.

פיגומים תפוחים שמקורם בתאים להנדסת רקמות עצם במבחנה וב-Vivo

לטיפול בעצם באמצעות אוסיפיקציה אנדוכונדרלית על ידי השתלת רקמת סחוס מלאכותית המיוצרת מתאי גזע מזנכימליים יש פוטנציאל לעקוף את החסרונות של טיפולים קונבנציונליים. הידרוג'ל חומצה היאלורונית יעיל בהגדלת שתלי סחוס ממוינים באופן אחיד, כמו גם ביצירת עצם משולבת עם כלי דם בין שתלים מאוחים in vivo.

היווצרות עצם משולבת באמצעות אוסיפיקציה אנדוכונדרלית in vivo באמצעות תאי גזע מזנכימליים

הפרוטוקול המוצע כולל גישה גלובלית להערכת היווצרות עצם בהקשר של התחדשות עצם באמצעות אנליזות מולטימודאליות. מטרתו לספק מידע איכותי וכמותי על היווצרות עצם חדשה, לשפר את הקפדנות והתוקף של מחקרים בסיסיים ופרה-קליניים.

אפיון מקיף של מינרליזציה של רקמות במודל Ex Vivo

אנו מציעים פרוטוקול להערכת התחדשות עצם ברמות היררכיות שונות. גישה רב-מודלית זו מאפשרת ניתוח מבני בקני מידה שונים לאורך זמן, תוך התמודדות יעילה עם אתגרים בהכנת הדגימה. הוא גם מספק תהליך עבודה אמין להערכת יעילות הביוחומרים בקידום התחדשות העצם.

גישה רב-מודלית להערכת התחדשות עצם וביצועי פיגומים

למד ליצור תבניות עצם עם מיקרו-ערוצים מונדסים לשיפור ספיגת ושמירת תאים. השיטה משתמשת בספוג פוליאוריתן מצופה הידרוקסיאפטיט לטיפול בפגמים גרמיים קרניאליים ומקסילופacialיים.

תבניות נימי פעולה ייחודית על ידי מיקרו-ערוצים בעצמות כמו-יכולות לשפר את הגיוס של תאים לשיקום גדול גרמי פגם

גלה סרטונים נוספים