Коррекция плотности коллагена микрогеля Механическое восприятие стволовых клеток и регенерация костей: уплотнение повышает ранние сигналы, но не обеспечивает полного восстановления

Дизайн исследования и ключевые выводы

Для регенерации костей плотность матрицы является ключевым фактором, определяющим производительность стента, как влияет на механическую жесткость, так и на биологическую доступность взаимодействия и реконструирования клеток с матрицей. В исследовании, опубликованном в Journal of Biomedical Materials Research Part A, с использованием микрогеля с регулируемой плотностью коллагена, систематически изучалось, как уплотнение коллагеновой матрицы регулирует механическое восприятие стволовых клеток вне организма и результаты заживления костей в организме. Исследование

показало, что уплотнение коллагена на основе центрифуги повышает жесткость в шесть раз и образует компактную волокнистую структуру. Эта структура усиливает ранние механически чувствительные сигналы человеческих заполненных стволовых клеток, включая повышение YAP1 и Piezo1, на уровне, сопоставимом с биохимической индукцией костей. В экспериментах в организме микрогели низкой и высокой плотности увеличивали образование костей по сравнению с необработанными дефектами, но низкоплотные конструкции поддерживали более однородную и объемную регенерацию. Несмотря на различия в объеме костей, плотность минералов костей и гистологическая зрелость в каждой группе были одинаковыми, в то время как полное мостовое соединение наблюдалось только в группе аутотрансплантации костей.

Откровение для медицинских высокомолекулярных и костно – восстановительных материалов

Исследование предполагает, что уплотнение матрицы может способствовать раннему механическому запуску трансдукции, но форма микрогеля не полностью регенерирована в обеих группах геля, что указывает на то, что эффективное заживление кости может потребовать баланса механической стимуляции с достаточной биологической доступностью. Для медицинских высокомолекулярных стентов это означает, что при стремлении к более высокой жесткости и раннему клеточному ответу необходимо сохранять пористость и разлагаемость, которые способствуют инфильтрации клеток и последующему реконструированию. В коллагенах для восстановления костей, гидрогелях и других медицинских высокомолекулярных материалах, устойчивость к погоде и антиоксиданты и другие вспомогательные системы должны учитывать процесс стерилизации, стабильность хранения и биологическую совместимость, чтобы избежать миграции добавок или продуктов разложения, которые мешают механическому восприятию клеток и регенерации тканей. Конструкция кронштейна с контролируемой плотностью и адаптивными механическими свойствами или может создавать динамическую допустимую среду, поддерживая раннее механическое восприятие и последующее ремоделирование, обеспечивая материаловедческие идеи для функционального восстановления костей.

Источник: Assessing Hydrogel Microenvironment Density Effects on Mechanotransduction In Vitro and Bone Regeneration In Vivo， Обработано химикатами Herun.