Regenerarea țesuturilor moi într-un microambient de schele fără celule

Regenerarea țesuturilor moi într-un microambient de schele fără celule

Într-un nou raport publicat acum la Rapoarte științifice, Irini Gerges și o echipă de oameni de știință din Italia și SUA au studiat importanța indicilor biomecanici și biochimici pentru a crea condiții de cultură adecvate pentru microambiente regenerative tridimensionale (3D) și formarea țesuturilor moi. Echipa a observat modificări ale adipogenezei în raport cu proprietățile mecanice 3D și a creat un gradient de microambiente tridimensionale cu rigidități diferite. Rezultatele au indicat o creștere semnificativă a proporțiilor țesutului adipos, în timp ce scade rigiditatea micromediului mecanic 3D. Ei au comparat acest efect de condiționare mecanică cu reglarea biochimică prin încărcarea mediilor extracelulare cu un stimulent biologic. Rezultatele au arătat condiționarea mecanică și biochimică suficientă pentru a stimula adipogeneza și a influența remodelarea țesuturilor. Lucrarea poate deschide noi căi de proiectare a schelelor 3D pentru a forma microambiente care regenerează volume mari de țesut moale și adipos pentru implicații practice și directe în chirurgia reconstructivă și cosmetică.

Reconstrucția țesuturilor moi

Abordările de reconstrucție a țesuturilor moi depind de umpluturi inerte sau grefe autologe; prin urmare, există o nevoie clinică nesatisfăcută de soluții eficiente pentru refacerea țesuturilor moi după operație. Abordările bazate pe schele fără celule sunt o soluție promițătoare datorită biocompatibilității, adaptabilității la țesutul țintă, rentabilitate și conformității cu standardele internaționale de fabricație. Schelele sintetice sunt o soluție clinică scalabilă, deoarece pot evita obstacolele de reglementare și de fabricație în comparație cu terapiile bazate pe celule. Schelele tridimensionale (3D) pentru a regenera volumele relevante din punct de vedere clinic ale țesuturilor moi au câștigat progrese considerabile la nivel clinic, așa cum se observă la schelele de grad medical. Limitările materialului rezultă din rigiditatea locală ridicată a filamentelor de polimer în comparație cu țesutul țintă. Prin urmare, este important să se dezvolte schele specifice regenerării țesutului adipos pentru a regla indicii biomecanici pentru a realiza interacțiuni celulare și biomateriale adecvate, care sunt fundamentale pentru adipogeneză. Echipa a abordat factorii cheie ai performanței biologice a biomaterialelor poroase reticulate pe bază de poliuretan ca schele pentru regenerarea țesuturilor moi, concentrându-se pe rolul chimiei polimerilor și al microarhitecturii. În această lucrare, Gerges și colab. a modificat compoziția segmentelor de poliol triol pentru a sintetiza un gradient de schele poroase care împărtășesc proprietăți fiziochimice și morfologice similare cu diverse rigidități ale substratului pentru a înțelege impactul indicilor mecanici asupra adipogenezei.

Regenerarea țesuturilor moi într-un microambient de schele fără celule Experimentele

Oamenii de știință au îmbunătățit micromediul regenerativ utilizând o schelă încărcată cu un agonist al receptorului activat cu proliferatorul peroxizomului Rosiglitazone pentru a induce diferențierea adipocitelor. Ei au investigat impactul mediului mecanic asupra performanței in vivo a unui eșafod prin reglarea fină a proprietăților mecanice ale eșafodului, fără a schimba sau modifica caracterele fizico-chimice rămase. Prin variația gradului de reticulare, dimensiunea porilor și raportul dintre segmentele dure și moi care țin structura macromoleculară împreună, echipa a reglementat proprietățile mecanice ale unei spume poliuretanice reticulate. Gerges și colab. apoi s-a concentrat pe gradul de cristalinitate al segmentelor moi și a menținut constant raportul dintre inițiator și monomer, pentru a menține aceeași greutate moleculară medie a materialelor. După efectuarea testelor de compresie pe cele trei versiuni ale formulărilor de schele, echipa a schimbat raportul dintre domeniile amorfe și cele cristaline ale poliesterilor pentru a obține cu succes trei tipuri de formulări de schele. Cercetătorii au tratat toate schelele din acest studiu cu poli-L-lizină pentru a promova aderența celulelor pe suprafețele materialului pentru interacțiuni nespecifice celulă-biomaterial.

Regenerarea țesuturilor moi într-un microambient de schele fără celule

Înțelegerea funcției materialului schelei

După implementarea schelelor în modele animale, oamenii de știință nu au observat anomalii în acestea și au efectuat examinări histologice pe schele la recuperarea lor. Au observat formarea capsulelor în jurul schelelor cu cantități moderate de macrofage și celule gigantice multinucleate asociate cu infiltrate inflamatorii cronice în toate cele trei grupuri de schele. Dintre acele grupuri testate, materialul schelei cu cel mai mic modul elastic a menținut cel mai mare procent de țesut adipos. Gerges și colab. în continuare a investigat impactul reglării biochimice prin eliberarea locală a moleculelor agoniste ale receptorilor activate de proliferarea peroxizomului într-un cadru biomecanic neutru. Concentrațiile moleculelor au fost suficiente pentru a activa receptorii corespunzători de pe celulele care invadează schela din țesutul adiacent înconjurător. Echipa a creditat creșterea semnificativă a țesutului adipos din schelele tratate în mediul fără celule indus de activarea receptorilor specifici.

Regenerarea țesuturilor moi într-un microambient de schele fără celule

Perspectivă

În acest fel, Irini Gerges și colegii săi au studiat importanța indicilor biomecanici și biochimici pentru a dezvolta un microambient regenerativ 3D pentru formarea țesuturilor moi pe baza a două seturi specifice de experimente pe modele animale. Rezultatele evidențiază infiltrarea țesutului adipos cu scăderea rigidității schelelor și beneficiile proprietăților mecanice ale schelelor de a regenera țesutul adipos, inhibând în același timp formarea țesutului fibros. Rezultatele au confirmat capacitatea factorilor mecanici și biochimici de a promova în mod egal formarea țesutului adipos în setările descrise, sugerând că semnalizarea mecanică adecvată poate spori adipogeneza prin influențarea semnificativă a diferențierii celulare.

Detonic