فشار سیکلیک سازه های مهندسی بافت شده دیسک بین مهره ای ساخته شده از پلی کاپرولاکتون الکتروریسی شده

تاریخ انتشار: دوشنبه 07 اسفند 1396 | امتیاز: Article Rating

بررسی هایی که برهمکنش های پیچیده مکانیکی سازه مهندسی بافت شده دیسک بین مهره ای(IVD) را در شرایط محیطی متناسب با محیط فیزیولوژیک اندازه گیری کرده باشند، وجود ندارد. در این مطالعه، ویژگی یابی مکانیکی، بسترهای الکتروریسی شده آنیزوتروپیک ساخته شده از پلی کاپرولاکتون(PCL) در شرایط خشک و مرطوب انجام گرفت و زنده مانی سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از مغز استخوان انسانی(hMSCs) کشت شده درون لایه های دوبل پلی کاپرولاکتون الکتروریسی شده(ES PCL) نیز مورد مطالعه قرار گرفت. فشار سیکلیک سازه های شبه دیسک بین مهره ای ساخته شده از هسته آگاروزی و در بر گرفته شده با لایه دوبل ES PCL با استفاده از یک بیورآکتور اجرا شد و پاسخ سلولی به تحریک مکانیکی ارزیابی شد. تست های کششی کاهش ماژول های الاستیک ES PCL را را با افزایش زاویه کشش نشان داد  و در زاویه کشش 60 درجه محیط مرطوب، بیشینه قدرت کششی مشاهده شد. بر مبنای کانفورماسیون سازه های شبه دیسک های بین مهره ای، استرس پیرامونی محاسبه شده که بوسیله لایه های دوبل ES PCL تحمل می شوند 40 برابر استرس کلی عمودی بود. فشار محدود شده سازه های شبه  دیسک های بین مهره ای  در جابه جایی 5 و 10 درصد به طور دراماتیکی زنده مانی سلولی را کاهش داد(بویژه در 10 درصد)، هر چند حضور سلولی در نواحی کوچک و جداسازی شده هنوز هم بعد از ایجاد شرایط مکاتیمی مشاهده شد. بنابراین، ویژگی های مکانیکی مواد داربست های مهندسی بافت شده، ترکیب شده از ساختارهای فیبریلی پلیمر با نقطه ذوب پایین بوسیله شرایط تست تحت تاثیر قرار می گیرد. استرس پیرامونی القا شده بوسیله تحریک محوری کل، که به لایه دوبل ES PCL پوشیده شده پیرامون هسته آگارزی منتقل شد، می تواند زنده مانی سلول های کشت شده در سطح را بسته به کانفورماسیون مکانیکی و بزرگی بار اعمال شده تحت تاثیر قرار دهد.

J Biomech Eng. 2018 Feb 14. doi: 10.1115/1.4039307. [Epub ahead of print]

Cyclic Compression of Tissue Engineered Intervertebral Disc Constructs Composed of Electrospinning Polycaprolactone.

Fotticchia A1, Demirci E1, Lenardi C2, Liu Y3.

Abstract

There is lack of investigation capturing the complex mechanical interaction of tissue engineered IVD (intervertebral disc) constructs in physiologically-relevant environmental conditions. In this study, mechanical characterisation of anisotropic eletrospinning (ES) substrates made of polycaprolactone (PCL) was carried out in wet and dry conditions and viability of human bone marrow derived mesenchymal stem cells (hMSCs) seeded within double layers of ES PCL was also studied. Cyclic compression of IVD-like constructs composed of an agarose core confined by ES PCL double-layers was implemented using a bioreactor and the cellular response to the mechanical stimulation was evaluated. Tensile tests showed decrease of elastic modulus of ES PCL as the angle of stretching increased and at 60° stretching angle in wet, maximum ultimate tensile strength was observed. Based on the configuration of IVD-like constructs, the calculated circumferential stress experienced by the ES PCL double layers was 40 times of the vertical compressive stress. Confined compression of IVD-like constructs at 5% and 10% displacement dramatically reduced cell viability, particularly at 10%, although cell presence in small and isolated area can still be observed after mechanical conditioning. Hence, material mechanical properties of tissue-engineered scaffolds, composed of fibril structure of polymer with low melting point, are affected by the testing condition. Circumferential stress induced by axial compressive stimulation, conveyed to the ES PCL double-layer wrapped around an agarose core, can affect the viability of cells seeded at the interface, depending on the mechanical configuration and magnitude of the load.

PMID: 29450477
ثبت امتیاز
نظرات
در حال حاضر هیچ نظری ثبت نشده است. شما می توانید اولین نفری باشید که نظر می دهید.
ارسال نظر جدید

تصویر امنیتی
کد امنیتی را وارد نمایید:

آرشیو سالانه
آرشیو سالانه
نظرات خوانندگان
نظرات خوانندگان