Kondrosit-agaroz Hidrojeller mekanik stimülasyonu
Summary
Kondrositler tarafından kıkırdak ekstraselüler matriks biyosentezi mekanik uyaranlara uygulama etkilenebilir. Bu yöntem, 3D yapıları ve kondrosit metabolizması bağlı değişikliklerin değerlendirilmesi kapsüllü kondrositler dinamik basınç suşların uygulama tekniği anlatılmaktadır.
Abstract
Mekanik hakaret veya osteoartrit gibi hastalıklar, tarafından bozulmuş hasar olduğunda Eklem kıkırdağı sınırlı bir tamir kapasitesi muzdarip. Bu eksikliği gidermek için, çeşitli tıbbi müdahaleler geliştirilmiştir. Böyle bir yöntem doku mühendisliği kıkırdak hasarlı bölgeye yeniden su yüzüne olduğunu, ancak mühendislik dokusu genellikle uzun vadeli beka sorgulayan, yerli kıkırdak biyokimyasal özellikleri ve dayanıklılık yoksun. Bu implant materyali korumak için çevre doku dayanarak, küçük odak hasarlarının onarımı için kıkırdak doku mühendisliği uygulaması sınırlar. Gelişmiş doku özelliklerini geliştirmek için, mekanik uyarı kıkırdak ekstraselüler matriksin sentezini gibi mühendislik dokusunun çıkan mekanik özelliklerini arttırmak için kullanılan bir popüler bir yöntemdir. Mekanik stimülasyon dokuya güçleri geçerlidir in vivo bu deneyimli benzer oluşturur. Bumekanik ortamı, kısmen doğal doku 1,2 geliştirme ve bakım düzenler fikrine dayanmaktadır. Kıkırdak doku mühendisliği mekanik stimülasyon en sık uygulanan biçimi 1 Hz 1,3 bir frekansta yaklaşık% 5-20 fizyolojik suşları dinamik sıkıştırma. Çeşitli çalışmalarda, dinamik sıkıştırma etkilerini araştırmış ve sonuçta geliştirilen doku 4-8 fonksiyonel özelliklerini etkileyen, kondrosit metabolizması ve biyosentezi üzerinde olumlu bir etkisi olduğu gösterilmiştir. Bu yazıda, mekanik dinamik basınç altında kondrosit-agaroz hidrojel yapıları canlandırmak ve biyokimyasal ve radyoizotop testleri aracılığıyla biyosentezi değişiklikleri analiz yöntemini göstermek. Bu yöntem aynı zamanda kolayca mekanik uyarılara bir sonucu olarak hücresel tepki olarak herhangi bir potansiyel olarak bağlı değişikliklerin değerlendirilmesi için modifiye edilebilir.
Protocol
Discussion
Hücre-seeded agaroz hidrojeller için kontrollü mekanik uyaranlara uygulamak için açıklanan yönteme kondrosit metabolizması üzerinde dinamik basınç kuvvetlerinin etkileri içine doğrudan soruşturma için izin verir. Istinat halkalar ile birlikte özel test teçhizat kullanımı örnek devrilme potansiyel sorunları önlemek için yapıları için yanal kısıtlaması sağlanır. Setleri ekipleri tarafından güvenli ölü ağırlıklı yükleme plakaları kullanımı örnek yüksekliği potansiyel fark…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Materials
| Name of the reagent or equipment | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| Ham’s F-12 | Thermo Fisher Scientific | SH3001002 | |
| Collagenase A | Sigma Aldrich Ltd. | C0130 | |
| Protease | Sigma Aldrich Ltd. | P5147 | |
| Fetal Bovine Serum | Sigma Aldrich Ltd. | F1051 | |
| Ascorbate | Sigma Aldrich Ltd. | A4034 | |
| Antibiotics/antimycotics | Sigma Aldrich Ltd. | A5955 | |
| HEPES | Bioshop Canada Ltd. | HEP001 | |
| Trypan blue | Sigma Aldrich Ltd. | 93595 | |
| Reichert Bright-Line Hemacytometer | Hausser Scientific | 1490 | |
| Quant-iT PicoGreen | Invitrogen | P7589 | |
| Papain from papaya latex | Sigma Aldrich Ltd. | P3125 | |
| Ammonium Acetate | Sigma Aldrich Ltd. | A1542 | |
| Ethyldiaminetetraacetic Acid | Sigma Aldrich Ltd. | E9884 | |
| DL-Dithiothreitol | Sigma Aldrich Ltd. | 43819 | |
| Low Melting Point Agarose, Type VII | Sigma Aldrich Ltd. | A9045 | |
| Mesh Screen (200) Filter | Sigma Aldrich Ltd. | S4145 | |
| Mach-1 Micromechanical Tester | Biomomentum Inc. | V500cs | |
| Compression Loading Jig | Custom-built | Similar product could be supplied by Biomomentum Inc. | |
| Falcon 24 Well Culture Plate | Thermo Fisher Scientific | B353047 | |
| β-Liquid Scintillation Counter | Beckman Coulter | LS6500 | |
| [3H] Proline | Perkin-Elmer | NET323005MC | |
| [35S] Sulfur | Perkin-Elmer | NEX041005MC |
References
- Grodzinsky, A. J. Cartilage tissue remodeling in response to mechanical forces. Annual Review of Biomedical Engineering. 2, 691-713 (2000).
- Kuettner, K. E. Biochemistry of articular cartilage in health and disease. Clinical Biochemistry. 25, 155-163 (1992).
- Neu, C. P. The interface of functional biotribology and regenerative medicine in synovial joints. Tissue Engineering Part B: Reviews. 14, 235-247 (2008).
- Demarteau, O. Dynamic compression of cartilage constructs engineered from expanded human articular chondrocytes. Biochemical and Biophysical Research Communications. 310, 580-588 (2003).
- Waldman, S. D. Long-term intermittent compressive stimulation improves the composition and mechanical properties of tissue-engineered cartilage. Tissue Engineering. 10, 1323-1331 (2004).
- Hunter, C. J. Dynamic compression of chondrocyte-seeded fibrin gels: effects on matrix accumulation and mechanical stiffness. Osteoarthritis and Cartilage. 12, 117-130 (2004).
- Buschmann, M. D. Mechanical compression modulates matrix biosynthesis in chondrocyte/agarose culture. Journal of Cell Science. 108 (Pt 4), 1497-1508 (1995).
- Quinn, T. M. Mechanical compression alters proteoglycan deposition and matrix deformation around individual cells in cartilage explants. Journal of Cell Science. 111 (Pt 5), 573-583 (1998).
- Kuettner, K. E. Synthesis of cartilage matrix by mammalian chondrocytes in vitro. I. Isolation, culture characteristics, and morphology. The Journal of Cell Biology. 93, 743-750 (1982).
- Lee, D. A. Mechanical loading of chondrocytes embedded in 3D constructs: in vitro methods for assessment of morphological and metabolic response to compressive strain. Methods in Molecular Medicine. 100, 307-324 (2004).
- McGowan, K. B. Biochemical quantification of DNA in human articular and septal cartilage using PicoGreen and Hoechst 33258. Osteoarthritis and Cartilage. 10, 580-587 (2002).
- Fan, J. C. Y. The effect of intermittent static biaxial tensile strains on tissue engineered cartilage. Annals of Biomedical Engineering. 38, 1672-1682 (2010).
- Kaupp, J. A. Mechanical vibrations increase the proliferation of articular chondrocytes in high-density culture. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine. 222, 695-703 (2008).
- Waldman, S. D. Long-term intermittent shear deformation improves the quality of cartilaginous tissue formed in vitro. Journal of Orthopaedic Research. 21, 590-596 (2003).
- Waldman, S. D. A single application of cyclic loading can accelerate matrix deposition and enhance the properties of tissue-engineered cartilage. Osteoarthritis and Cartilage. 14, 323-330 (2006).
- Kisiday, J. D. Effects of dynamic compressive loading on chondrocyte biosynthesis in self-assembling peptide scaffolds. Journal of Biomechanics. 37, 595-604 (2004).
- Chowdhury, T. T. Temporal regulation of chondrocyte metabolism in agarose constructs subjected to dynamic compression. Archives of Biochemistry and Biophysics. 417, 105-111 (2003).
