Regenerace měkkých tkání v bezbuněčném mikroprostředí lešení

Regenerace měkkých tkání v bezbuněčném mikroprostředí lešení

V nové zprávě nyní publikované dne Vědecké zprávyIrini Gerges a tým vědců v Itálii a USA studovali význam biomechanických a biochemických podnětů pro vytvoření podmínek pro kultivaci vhodných pro trojrozměrné (3D) regenerační mikroprostředí a tvorbu měkkých tkání. Tým pozoroval změny v adipogenezi ve vztahu k 3D mechanickým vlastnostem a vytvořil gradient trojrozměrných mikroprostředí s různou tuhostí. Výsledky naznačily významné zvýšení podílu tukové tkáně při současném snížení tuhosti 3D mechanického mikroprostředí. Porovnali tento účinek mechanické kondicionace s biochemickou regulací naložením extracelulárního prostředí biologickým stimulantem. Výsledky ukázaly, že mechanická a biochemická úprava je dostatečná pro zvýšení adipogeneze a ovlivnění remodelace tkáně. Práce může otevřít nové cesty k navrhování 3D lešení pro vytvoření mikroprostředí, které regenerují velké objemy měkké a tukové tkáně pro praktické a přímé důsledky v rekonstrukční a kosmetické chirurgii.

Rekonstrukce měkkých tkání

Přístupy k rekonstrukci měkkých tkání závisí na inertních plnidlech nebo autologních štěpech; proto existuje nenaplněná klinická potřeba účinných řešení k obnovení měkkých tkání po operaci. Bezbuněčné přístupy založené na lešení jsou slibným řešením díky jejich biokompatibilitě, přizpůsobivosti cílové tkáni, nákladové efektivitě a dodržování mezinárodních výrobních standardů. Syntetická lešení jsou škálovatelným klinickým řešením, protože se ve srovnání s buněčnými terapiemi mohou vyhnout regulačním a výrobním překážkám. Trojrozměrná (3D) lešení pro regeneraci klinicky relevantních objemů měkkých tkání dosáhla značného pokroku na klinické úrovni, jak je patrné u lešení pro lékařské účely. Omezení materiálu vyplývají z vysoké lokální tuhosti polymerních vláken ve srovnání s cílovou tkání. Je proto důležité vyvinout lešení specifické pro regeneraci tukové tkáně, aby se regulovaly biomechanické podněty k dosažení vhodných interakcí buněk a biomateriálů, které jsou zásadní pro adipogenezi. Tým se zaměřil na klíčové faktory biologické výkonnosti zesítěných porézních biomateriálů na bázi polyurethanu jako lešení pro regeneraci měkkých tkání zaměřením na roli polymerní chemie a mikroarchitektury. V této práci Gerges et al. upravil složení polyesterových triolových segmentů tak, aby syntetizovaly gradient porézních lešení, které sdílejí podobné fyziochemické a morfologické vlastnosti s různou tuhostí substrátu, aby pochopili dopad mechanických podnětů na adipogenezi.

Regenerace měkkých tkání v bezbuněčném mikroprostředí lešení Pokusy

Vědci vylepšili regenerační mikroprostředí pomocí lešení naplněného agonistou receptoru aktivovaného proliferátorem peroxisomu Rosiglitazonem k indukci diferenciace adipocytů. Zkoumali dopad mechanického prostředí na výkon lešení in vivo jemným vyladěním mechanických vlastností lešení bez změny nebo změny zbývajících fyzikálně-chemických znaků. Změnou stupně zesíťování, rozměru pórů a poměru tvrdých a měkkých segmentů, které drží makromolekulární strukturu pohromadě, tým reguloval mechanické vlastnosti zesítěné polyurethanové pěny. Gerges a kol. poté se zaměřil na stupeň krystalinity měkkých segmentů a udržoval konstantní poměr mezi iniciátorem a monomerem, aby se zachovala stejná průměrná molekulová hmotnost materiálů. Po provedení kompresních testů na třech verzích formulací lešení tým změnil poměr mezi amorfními a krystalickými doménami polyesterů, aby úspěšně získal tři typy formulací lešení. Vědci ošetřili všechna lešení v této studii poly-L-lysinem, aby podpořili buněčnou adhezi na povrchech materiálu pro nespecifické interakce buněk a biomateriálů.

Regenerace měkkých tkání v bezbuněčném mikroprostředí lešení

Porozumění funkci materiálu lešení

Po implementaci lešení na zvířecích modelech vědci nepozorovali abnormality v nich a po jejich získání provedli histologická vyšetření lešení. Zaznamenali tvorbu kapslí kolem lešení se středním množstvím makrofágů a vícejaderných obrovských buněk spojených s chronickými zánětlivými infiltráty ve všech třech skupinách lešení. Z těchto testovaných skupin si materiál lešení s nejnižším modulem pružnosti udržoval nejvyšší procento tukové tkáně. Gerges a kol. dále zkoumal dopad biochemické regulace lokálním uvolňováním molekul agonisty receptoru aktivovaných proliferací peroxisomu v neutrálním biomechanickém rámci. Koncentrace molekul byly dostatečné k aktivaci odpovídajících receptorů na buňkách napadajících lešení z přilehlé okolní tkáně. Tým připisoval významné zvýšení tukové tkáně v ošetřených lešení do bezbuněčného prostředí vyvolaného aktivací specifických receptorů.

Regenerace měkkých tkání v bezbuněčném mikroprostředí lešení

výhled

Tímto způsobem Irini Gerges a kolegové studovali význam biomechanických a biochemických podnětů pro vývoj 3D regenerativního mikroprostředí pro tvorbu měkkých tkání na základě dvou specifických sad experimentů na zvířecích modelech. Výsledky zdůrazňují infiltraci tukové tkáně se snižující se tuhostí lešení a výhody mechanických vlastností lešení pro regeneraci tukové tkáně při inhibici tvorby vláknité tkáně. Výsledky potvrdily schopnost mechanických a biochemických faktorů rovnoměrně podporovat tvorbu tukové tkáně za popsaných podmínek, což naznačuje, že adekvátní mechanická signalizace může zvýšit adipogenezi významným ovlivněním buněčné diferenciace.