Penjanaan semula tisu lembut dalam persekitaran mikro perancah bebas sel

Penjanaan semula tisu lembut dalam persekitaran mikro perancah bebas sel

Dalam laporan baru yang kini diterbitkan pada Laporan Saintifik, Irini Gerges dan sekumpulan saintis di Itali dan AS mengkaji pentingnya isyarat biomekanik dan biokimia untuk mewujudkan keadaan budaya yang sesuai untuk persekitaran mikro regeneratif tiga dimensi (3D) dan pembentukan tisu lembut. Pasukan ini memerhatikan perubahan adipogenesis berbanding sifat mekanik 3D dan mencipta kecerunan persekitaran mikro tiga dimensi dengan kekakuan yang berbeza. Hasilnya menunjukkan peningkatan yang ketara dalam perkadaran tisu adiposa, sambil mengurangkan kekakuan persekitaran mikro mekanik 3D. Mereka membandingkan kesan pengkondisian mekanikal ini dengan peraturan biokimia dengan memuatkan persekitaran ekstraselular dengan perangsang biologi. Hasil kajian menunjukkan pengkondisian mekanik dan biokimia cukup untuk meningkatkan adipogenesis dan mempengaruhi pembentukan semula tisu. Karya ini dapat membuka jalan baru untuk merancang perancah 3D untuk membentuk persekitaran mikro yang menjana semula sejumlah besar tisu lembut dan tisu adiposa untuk implikasi praktikal dan langsung dalam pembedahan rekonstruktif dan kosmetik.

Pembentukan semula tisu lembut

Pendekatan pembinaan semula tisu lembut bergantung pada pengisi lengai atau cantuman autologous; oleh itu, terdapat keperluan klinikal yang tidak terpenuhi untuk penyelesaian yang berkesan untuk memulihkan tisu lembut selepas pembedahan. Pendekatan berasaskan perancah bebas sel adalah penyelesaian yang menjanjikan kerana keserasian bio, kemampuan menyesuaikan diri dengan tisu sasaran, keberkesanan kos dan pematuhan dengan standard pembuatan antarabangsa. Perancah sintetik adalah penyelesaian klinikal yang berskala kerana mereka dapat mengelakkan masalah peraturan dan pembuatan berbanding dengan terapi berasaskan sel. Perancah tiga dimensi (3D) untuk menjana semula jumlah tisu lembut yang berkaitan secara klinikal telah memperoleh kemajuan yang cukup besar di peringkat klinikal seperti yang dilihat dengan perancah kelas perubatan. Batasan bahan disebabkan oleh kekakuan tempatan yang tinggi terhadap filamen polimer berbanding dengan tisu sasaran. Oleh itu, penting untuk mengembangkan perancah khusus untuk regenerasi tisu adiposa untuk mengatur isyarat biomekanik untuk mencapai interaksi sel dan biomaterial yang sesuai yang merupakan asas bagi adipogenesis. Pasukan ini menangani faktor utama prestasi biologi biomaterial berliang bersilang berasaskan poliuretana sebagai perancah untuk pertumbuhan semula tisu lembut dengan memberi tumpuan kepada peranan kimia polimer dan seni bina mikro. Dalam karya ini, Gerges et al. mengubahsuai komposisi segmen poliester triol untuk mensintesiskan kecerunan perancah berliang yang mempunyai sifat fisiokimia dan morfologi yang serupa dengan kekukuhan substrat yang berbeza untuk memahami kesan isyarat mekanikal terhadap adipogenesis.

Penjanaan semula tisu lembut dalam persekitaran mikro perancah bebas sel Eksperimen

Para saintis meningkatkan persekitaran mikro regeneratif dengan menggunakan perancah yang dimuatkan dengan agonis reseptor diaktifkan proliferator peroksisom Rosiglitazone untuk mendorong pembezaan adiposit. Mereka menyiasat kesan persekitaran mekanikal terhadap prestasi in vivo perancah dengan memperbaiki sifat mekanik perancah tanpa mengubah atau mengubah watak fizikokimia yang tersisa. Dengan memvariasikan tahap pautan silang, dimensi liang dan nisbah segmen keras dan lembut yang menahan struktur makromolekul bersama, tim mengatur sifat mekanik busa poliuretana yang dipautkan silang. Gerges et al. kemudian menumpukan pada tahap kristaliniti segmen lembut dan mengekalkan nisbah antara pemula dan monomer tetap, untuk mengekalkan berat molekul purata bahan yang sama. Setelah melakukan ujian pemampatan pada tiga versi formulasi perancah, pasukan mengubah nisbah antara domain amorf dan kristal poliester untuk berjaya memperoleh tiga jenis formulasi perancah. Para penyelidik merawat semua perancah dalam kajian ini dengan poli-L-lisin untuk mempromosikan lekatan sel pada permukaan bahan untuk interaksi sel-biomaterial yang tidak spesifik.

Penjanaan semula tisu lembut dalam persekitaran mikro perancah bebas sel

Memahami fungsi bahan perancah

Setelah melaksanakan perancah pada model haiwan, para saintis tidak melihat keabnormalan di dalamnya, dan mereka melakukan pemeriksaan histologi pada perancah setelah diambil. Mereka mencatat pembentukan kapsul di sekitar perancah dengan jumlah makrofag dan sel raksasa multinuklear yang berkaitan dengan infiltrat inflamasi kronik pada ketiga-tiga kumpulan perancah. Di antara kumpulan yang diuji, bahan perancah dengan modulus elastik terendah mengekalkan peratusan tisu adiposa tertinggi. Gerges et al. seterusnya menyiasat kesan peraturan biokimia dengan pelepasan molekul agonis reseptor diaktifkan peroksisom yang diaktifkan dalam kerangka biomekanik neutral. Kepekatan molekul cukup untuk mengaktifkan reseptor yang sesuai pada sel yang menyerang perancah dari tisu sekitarnya yang berdekatan. Pasukan ini mengiktiraf peningkatan ketara dalam tisu adiposa dalam perancah yang dirawat ke persekitaran bebas sel yang disebabkan oleh pengaktifan reseptor tertentu.

Penjanaan semula tisu lembut dalam persekitaran mikro perancah bebas sel

Outlook

Dengan cara ini, Irini Gerges dan rakan sekerja mengkaji pentingnya isyarat biomekanik dan biokimia untuk mengembangkan persekitaran mikro regeneratif 3D untuk pembentukan tisu lembut berdasarkan dua set eksperimen khusus pada model haiwan. Hasilnya menyoroti penyusupan tisu adiposa dengan penurunan kekakuan perancah, dan faedah sifat mekanik perancah untuk menjana semula tisu adiposa sambil menghambat pembentukan tisu berserabut. Hasilnya mengesahkan keupayaan faktor mekanik dan biokimia untuk sama-sama mempromosikan pembentukan tisu adiposa di bawah tetapan yang dijelaskan, untuk menunjukkan bahawa isyarat mekanikal yang mencukupi dapat meningkatkan adipogenesis dengan mempengaruhi pembezaan sel secara signifikan.