Regeneracija mekog tkiva u mikrostanu skele bez stanica

Regeneracija mekog tkiva u mikrostanu skele bez stanica

U novom izvješću objavljenom dana Znanstveni Izvješća, Irini Gerges i tim znanstvenika iz Italije i SAD-a proučavali su važnost biomehaničkih i biokemijskih znakova za stvaranje uvjeta kulture pogodnih za trodimenzionalne (3D) regenerativne mikrookoline i stvaranje mekih tkiva. Tim je primijetio promjene u adipogenezi u odnosu na 3D mehanička svojstva i stvorio gradijent trodimenzionalnih mikrookolina s različitim krutostima. Ishodi su ukazali na značajan porast udjela masnog tkiva, istovremeno smanjujući krutost 3D mehaničkog mikrookruženja. Usporedili su ovaj mehanički učinak kondicije s biokemijskom regulacijom punjenjem izvanstaničnog okruženja biološkim stimulansom. Rezultati su pokazali mehaničko i biokemijsko kondicioniranje dovoljno za jačanje adipogeneze i utjecaj na preoblikovanje tkiva. Rad može otvoriti nove putove za dizajniranje 3D skela kako bi se stvorile mikrookoline koje obnavljaju velike količine mekog i masnog tkiva za praktične i izravne implikacije u rekonstruktivnoj i estetskoj kirurgiji.

Rekonstrukcija mekog tkiva

Pristupi rekonstrukciji mekog tkiva ovise o inertnim punilima ili autolognim presadnicama; stoga postoji nezadovoljena klinička potreba za učinkovitim rješenjima za obnavljanje mekih tkiva nakon operacije. Pristupi na bazi skela bez stanica obećavajuće su rješenje zbog svoje biokompatibilnosti, prilagodljivosti ciljanom tkivu, isplativosti i usklađenosti s međunarodnim proizvodnim standardima. Sintetičke skele skalabilno su kliničko rješenje jer mogu izbjeći regulatorne i proizvodne prepreke u usporedbi sa staničnim terapijama. Trodimenzionalne (3D) skele za regeneraciju klinički značajnih volumena mekih tkiva postigle su značajan napredak na kliničkoj razini, kao što se vidi kod skela medicinske klase. Ograničenja materijala proizlaze iz velike lokalne krutosti polimernih filamenata u usporedbi s ciljnim tkivom. Stoga je važno razviti skele specifične za regeneraciju masnog tkiva kako bi se regulirali biomehanički znakovi kako bi se postigle odgovarajuće interakcije stanica i biomaterijala koje su temeljne za adipogenezu. Tim se pozabavio ključnim čimbenicima biološke učinkovitosti umreženih poroznih biomaterijala na bazi poliuretana kao skela za regeneraciju mekih tkiva usredotočujući se na ulogu polimerne kemije i mikroarhitekture. U ovom radu Gerges i sur. izmijenio je sastav segmenata poliesterskog triola kako bi sintetizirao gradijent poroznih skela koji dijele slična fiziokemijska i morfološka svojstva s različitim krutostima podloge kako bi se razumio utjecaj mehaničkih znakova na adipogenezu.

Regeneracija mekog tkiva u mikrostanu skele bez stanica Pokusi

Znanstvenici su poboljšali regeneracijsko mikrookruženje uporabom skele napunjene agonistom receptora aktiviranim proliferacijom peroksizoma Rosiglitazonom kako bi se inducirala diferencijacija adipocita. Istražili su utjecaj mehaničkog okoliša na in vivo izvedbu skele finim podešavanjem mehaničkih svojstava skele bez promjene ili promjene preostalih fizikalno-kemijskih karakteristika. Promjenom stupnja umrežavanja, dimenzija pora i omjera tvrdih i mekih segmenata koji drže makromolekularnu strukturu zajedno, tim je regulirao mehanička svojstva umrežene poliuretanske pjene. Gerges i sur. zatim se usredotočio na stupanj kristalnosti mekih segmenata i održavao odnos između inicijatora i monomera konstantnim, kako bi se održala ista prosječna molekularna težina materijala. Nakon izvođenja testova kompresije na tri verzije formulacija skela, tim je promijenio omjer između amorfne i kristalne domene poliestera kako bi uspješno dobili tri vrste formulacija skela. Istraživači su tretirali sve skele u ovoj studiji poli-L-lizinom kako bi pospješili adheziju stanica na materijalnim površinama zbog nespecifičnih interakcija stanice i biomaterijala.

Regeneracija mekog tkiva u mikrostanu skele bez stanica

Razumijevanje funkcije materijala skele

Nakon uvođenja skela u životinjske modele, znanstvenici nisu primijetili abnormalnosti na njima te su po njihovom pronalaženju proveli histološka ispitivanja na skelama. Primijetili su stvaranje kapsula oko odra s umjerenim količinama makrofaga i višjedrugih divovskih stanica povezanih s kroničnim upalnim infiltratima u sve tri skupine skela. Među ispitanim skupinama, materijal skele s najnižim modulom elastičnosti održavao je najveći postotak masnog tkiva. Gerges i sur. sljedeći je istraživao utjecaj biokemijske regulacije lokalnim oslobađanjem molekula agonista receptora aktiviranih proliferacijom peroksizoma u neutralnom biomehaničkom okviru. Koncentracije molekula bile su dovoljne da aktiviraju odgovarajuće receptore na stanicama koje napadaju skelu iz susjednog okolnog tkiva. Tim je pripisao značajan porast masnog tkiva u tretiranim skelama okolišu bez stanica induciranom aktiviranjem specifičnih receptora.

Regeneracija mekog tkiva u mikrostanu skele bez stanica

pogled

Na taj su način Irini Gerges i kolege proučavali važnost biomehaničkih i biokemijskih znakova za razvoj 3D regenerativnog mikrookruženja za stvaranje mekih tkiva na temelju dva specifična skupa pokusa na životinjskim modelima. Rezultati ističu infiltraciju masnog tkiva sa smanjenom ukočenošću skele i blagodati mehaničkih svojstava skele za regeneraciju masnog tkiva uz istovremeno inhibiranje stvaranja vlaknastog tkiva. Rezultati su potvrdili sposobnost mehaničkih i biokemijskih čimbenika da podjednako potiču stvaranje masnog tkiva u opisanim postavkama, sugerirajući da adekvatna mehanička signalizacija može pojačati adipogenezu značajnim utjecajem na staničnu diferencijaciju.