Collagen microgel mật độ quy định nhận thức cơ học tế bào gốc và tái tạo xương: tăng cường tín hiệu sớm nhưng không đạt được sửa chữa hoàn toàn

Thiết kế nghiên cứu và phát hiện quan trọng

Đối với tái tạo xương, mật độ ma trận là yếu tố quan trọng quyết định hiệu suất của stent, ảnh hưởng đến cả độ cứng cơ học và khả năng tiếp cận sinh học của các tế bào tương tác với ma trận và tái tạo. Một nghiên cứu được công bố trên Journal of Biomedical Materials Research Part A, sử dụng vi gel collagen có thể điều chỉnh mật độ, đã kiểm tra một cách có hệ thống cách sự dày đặc của ma trận collagen điều chỉnh nhận thức cơ học tế bào gốc trong ống nghiệm và kết quả chữa lành xương trong cơ thể. Nghiên cứu cho thấy sự dày đặc của collagen dựa trên ly tâm làm tăng độ cứng lên sáu lần và tạo thành một cấu trúc sợi nhỏ gọn. Cấu trúc này tăng cường các tín hiệu nhạy cảm cơ học ban đầu của các tế bào gốc đầy đủ của con người, bao gồm điều chỉnh tăng YAP1 và Piezo1, ở mức độ tương đương với cảm ứng sinh hóa xương. Trong các thí nghiệm in vivo, cả microgel mật độ thấp và mật độ cao đều làm tăng sự hình thành xương so với các khuyết tật không được điều trị, nhưng các cấu trúc mật độ thấp hỗ trợ tái tạo đồng đều hơn, khối lượng lớn hơn. Mặc dù có sự khác biệt về thể tích xương, mật độ khoáng xương và sự trưởng thành mô học là tương đương giữa các nhóm, trong khi cầu nối hoàn toàn chỉ được tìm thấy trong nhóm ghép xương tự thân. Mặc khải cho các vật liệu phục hồi xương và phân tử y tế

Nghiên cứu này gợi ý rằng sự dày đặc của ma trận thúc đẩy khởi động dẫn truyền cơ học sớm, nhưng các dạng microgel không đạt được sự tái tạo hoàn toàn trong cả hai nhóm gel, cho thấy rằng chữa lành xương hiệu quả có thể đòi hỏi phải cân bằng kích thích cơ học với khả năng tiếp cận sinh học đầy đủ. Đối với thiết kế khung polymer y tế, điều này có nghĩa là theo đuổi độ cứng cao hơn và phản ứng tế bào sớm, cần phải giữ lại các lỗ chân lông và khả năng phân hủy có lợi cho việc xâm nhập tế bào và tái tạo sau này. Trong việc sửa chữa xương collagen, hydrogel và các vật liệu polymer y tế khác, sự ổn định thời tiết và sự lựa chọn của các chất chống oxy hóa và các hệ thống phụ trợ khác, cần phải tính đến quá trình khử trùng, sự ổn định lưu trữ và khả năng tương thích sinh học, tránh sự di chuyển phụ trợ hoặc các sản phẩm thoái hóa can thiệp vào nhận thức cơ học tế bào và tái tạo mô. Thiết kế khung với mật độ kiểm soát và tính chất cơ học thích ứng, hoặc xây dựng môi trường cho phép động trong khi hỗ trợ nhận thức cơ học sớm và định hình lại sau này, cung cấp ý tưởng vật liệu cho sửa chữa xương chức năng.

Nguồn:Assessing Hydrogel Microenvironment Density Effects on Mechanotransduction In Vitro and Bone Regeneration In Vivo， Do Hợp Nhuận hóa chất chỉnh lý.