Minkštųjų audinių regeneracija be ląstelių pastolių mikroaplinkoje

Minkštųjų audinių regeneracija be ląstelių pastolių mikroaplinkoje

Naujoje dabar paskelbtoje ataskaitoje Mokslines ataskaitas, Irini Gergesas ir mokslininkų grupė iš Italijos ir JAV ištyrė biomechaninių ir biocheminių ženklų svarbą, norint sukurti kultūros sąlygas, tinkamas trimatėms (3D) regeneracinėms mikroaplinkoms ir minkštųjų audinių formavimui. Komanda stebėjo adipogenezės pokyčius, palyginti su 3D mechaninėmis savybėmis, ir sukūrė skirtingų matmenų mikroelementų, turinčių skirtingą standumą, gradientą. Rezultatai parodė reikšmingą riebalinio audinio proporcijų padidėjimą, tuo pačiu sumažinant 3D mechaninės mikroaplinkos standumą. Jie palygino šį mechaninį kondicionavimo efektą su biocheminiu reguliavimu, užkraunant tarpląstelinę aplinką biologiniu stimuliatoriumi. Rezultatai parodė, kad mechaninis ir biocheminis kondicionavimas yra pakankamas adipogenezei sustiprinti ir paveikti audinių pertvarkymą. Darbas gali atverti naujas galimybes 3D pastolių projektavimui, kad susidarytų mikroaplinka, kuri regeneruoja didelius minkšto ir riebalinio audinio kiekius, kad būtų galima praktiškai ir tiesiogiai atlikti rekonstrukcinę ir kosmetinę chirurgiją.

Minkštųjų audinių rekonstrukcija

Minkštųjų audinių rekonstrukcijos metodai priklauso nuo inertinių užpildų ar autologinių transplantatų; todėl egzistuoja nepatenkintas efektyvių sprendimų atkurti minkštus audinius po operacijos poreikis. Pastolių be ląstelių metodai yra perspektyvus sprendimas dėl jų biologinio suderinamumo, pritaikomumo audiniams, ekonomiškumo ir tarptautinių gamybos standartų laikymosi. Sintetiniai pastoliai yra keičiamo dydžio klinikinis sprendimas, nes jie gali išvengti reguliavimo ir gamybos kliūčių, palyginti su ląstelių terapija. Trimatiai (3D) pastoliai, skirti regeneruoti kliniškai reikšmingus minkštųjų audinių kiekius, klinikiniu lygmeniu pasiekė didelę pažangą, kaip matyti iš medicininio lygio pastolių. Medžiagos apribojimai atsiranda dėl didelio lokalaus polimero gijų standumo, palyginti su tiksliniu audiniu. Todėl svarbu sukurti pastolius, būdingus riebalinio audinio regeneracijai, siekiant reguliuoti biomechaninius ženklus, kad būtų pasiekta tinkama ląstelių ir biomedžiagų sąveika, kuri yra pagrindinė adipogenezei. Komanda atkreipė dėmesį į pagrindinius poliuretano pagrindu susietų porėtų biomedžiagų, kaip pastolių minkštųjų audinių regeneracijai, biologinių savybių faktorius, sutelkdama dėmesį į polimerų chemijos ir mikroarchitektūros vaidmenį. Šiame darbe Gergesas ir kt. modifikavo poliesterio triolio segmentų sudėtį, kad sintezuotų porėtų pastolių gradientą, kuris turi panašias fizikines ir chemines bei morfologines savybes su skirtingais substrato standumais, kad suprastų mechaninių užuominų poveikį adipogenezei.

Minkštųjų audinių regeneracija be ląstelių pastolių mikroaplinkoje Eksperimentai

Mokslininkai pagerino regeneracinę mikroaplinką naudodami pastolius, pakrautus su peroksisomos proliferatoriumi suaktyvinto receptoriaus agonistu Rosiglitazonu, kad sukeltų adipocitų diferenciaciją. Jie ištyrė mechaninės aplinkos poveikį pastolių veikimui in vivo, tiksliai sureguliuojant pastolių mechanines savybes, nekeičiant ar nekeičiant likusių fizikocheminių charakterių. Keičiant makromolekulinę struktūrą laikančių kietųjų ir minkštųjų segmentų kryžminio sujungimo laipsnį, porų matmenis ir santykį, komanda reguliavo susietų poliuretano putų mechanines savybes. Gerges ir kt. tada sutelktas dėmesys į minkštųjų segmentų kristališkumo laipsnį ir išlaikytas pastovus santykis tarp iniciatoriaus ir monomero, siekiant išlaikyti tą pačią vidutinę medžiagų molekulinę masę. Atlikusi trijų pastolių kompozicijų variantų suspaudimo bandymus, komanda pakeitė santykį tarp amorfinių ir kristalinių poliesterių domenų, kad sėkmingai gautų trijų tipų pastolių kompozicijas. Tyrėjai apdorojo visus šio tyrimo pastolius poli-L-lizinu, kad būtų skatinamas ląstelių sukibimas ant medžiagų paviršių nespecifinei ląstelių ir biomedžiagų sąveikai.

Minkštųjų audinių regeneracija be ląstelių pastolių mikroaplinkoje

Suprasti pastolių medžiagos funkciją

Įdiegę pastolius gyvūnų modeliuose, mokslininkai nepastebėjo jų anomalijų, o atlikę pastolius atliko histologinius tyrimus. Jie pastebėjo kapsulių susidarymą aplink pastolius su vidutiniu makrofagų kiekiu ir daugiabranduolėmis milžiniškomis ląstelėmis, susijusiomis su lėtiniais uždegiminiais infiltratais visose trijose pastolių grupėse. Tarp tirtų grupių pastolių medžiaga, kurios elastingumo modulis buvo mažiausias, išlaikė didžiausią riebalinio audinio procentą. Gerges ir kt. Toliau ištirtas biocheminio reguliavimo poveikis peroksisomos proliferacijos suaktyvintų receptorių agonistų molekulių vietiniam išsiskyrimui neutralioje biomechaninėje sistemoje. Molekulių koncentracijos buvo pakankamos, kad suaktyvintų atitinkamus ląstelių receptorius, įsiveržiančius į pastolius iš gretimo aplinkinio audinio. Komanda įskaitė reikšmingą riebalinio audinio padidėjimą gydomuose pastoliuose į aplinką be ląstelių, kurią sukėlė aktyvinant specifinius receptorius.

Minkštųjų audinių regeneracija be ląstelių pastolių mikroaplinkoje

Outlook

Tokiu būdu Irini Gergesas ir jo kolegos, remdamiesi dviem specifiniais gyvūnų modelių eksperimentų rinkiniais, ištyrė biomechaninių ir biocheminių ženklų svarbą kuriant 3D regeneracinę mikroaplinką minkštųjų audinių formavimui. Rezultatai išryškina riebalinio audinio infiltraciją mažėjant pastolių standumui ir pastolių mechaninių savybių pranašumus regeneruojant riebalinį audinį, tuo pačiu slopinant pluoštinio audinio formavimąsi. Rezultatai patvirtino mechaninių ir biocheminių veiksnių gebėjimą vienodai skatinti riebalinio audinio formavimąsi aprašytose sąlygose, kad būtų galima teigti, jog pakankamas mechaninis signalizavimas gali padidinti adipogenezę, reikšmingai įtakodamas ląstelių diferenciaciją.