コラーゲンスポンジ

15.3コラーゲンスポンジ

コラーゲンスポンジは、一般的にコラーゲン水溶液を凍結乾燥させることによって形成される。9-11凍結乾燥プロセスには、低温でコラーゲンまたはコラーゲンゲルの水溶液を凍結し、低温で真空による氷結晶のその後の昇華が含まれる。 凍結温度および凍結速度は、得られたコラーゲンスポンジの多孔質構造に何らかの影響を及ぼす。 低温での急速凍結は、亀裂、均一な小さなチャネル、および繊維構造の生成を誘導する。 より高い温度でのゆっくりとした凍結は、不均一性をもたらし、連続チャネルよりも多くの崩壊した細孔を有する大きな細孔をもたらす。 一方向凍結乾燥法により一方向構造コラーゲンスポンジを調製した。12Faraj et al. 特定の凍結の政体を使用して特定のティッシュの実際の細胞外のマトリックス(ECM)に類似している特定の三次元構造設計の準備された三次元コ13肺のカップ状実質（肺胞）アーキテクチャに似たコラーゲン足場、腱の平行コラーゲン組織を模倣する足場、および皮膚の三次元組織を模倣する足場が開発 足場の形態は、凍結速度、懸濁液媒体の種類、および特定の添加剤（例えば、エタノール）によって制御することができる。

コラーゲンのスポンジの足場はさまざまなティッシュおよび器官のティッシュ工学のために使用されました。 Juncosa-Melvin et al. タイプIのコラーゲンのスポンジのウサギの間葉系の幹細胞を播くことによって自家のティッシュ設計された腱の構造物を作成した。14コラーゲンのスポンジは人間の椎間板の細胞の三次元文化のために使用されました。 その効果をコラーゲンゲル，アガロース，アルギン酸塩，フィブリンゲルなどの他の細胞キャリアと比較した。15-17コラーゲンスポンジとアガロースは、ECMの形成のための優れた微小環境を提供することが判明しました。 コラーゲンスポンジはより大きな細胞増殖を示し，アガロースより優れていた。 いくつかの研究者は、椎間板組織工学のための細胞の注入を使用することに成功しているが、細胞を装填したコラーゲンスポンジ足場は、細胞担体構築物のin vivoでの配置を容易にする18。19

骨形成細胞とコラーゲンスポンジからなる生体人工骨膜を開発した。20生体人工骨膜は、in vitroおよびin vivoでの骨形成に促進効果を有していた。 肝前駆細胞である小肝細胞（Ｓｈｓ）をコラーゲンスポンジ中で培養することにより肝オルガノイドを再構築した。21 1ヶ月の培養後、細胞凝集体は、スポンジ内に形成され、特徴的な組織アーキテクチャを示した：柱状および/または立方体上皮細胞は、スポンジの表面を コラーゲンスポンジ中の細胞は活発に増殖し，肝細胞は培地中にアルブミンを排泄した。 Sabbagh et al. urothelial自己接木を設計することの予備のステップとしてurothelial細胞の文化のための使用されたコラーゲンのスポンジ。22彼らは、コラーゲンスポンジが尿路上皮細胞の成長と層別化をサポートし、尿路上皮自己移植を開発するための適切な基質であることを報告しました。 歯の組織工学にはコラーゲンスポンジを用いた。クラウン形成の初期段階でブタ第三大臼歯から23細胞がより迅速に接続され、そのALP活性は、ポリグリコール酸繊維メッシュのそれよりもコラーゲンスポ その結果，コラーゲンスポンジ足場はポリグリコール酸繊維メッシュよりも高い成功度で歯の生産を可能にし，コラーゲンスポンジ足場は歯組織工学のためのポリグリコール酸繊維メッシュ足場よりも優れていることを示した。 Taylor et al. ヒト心臓弁間質細胞（Ｉｃｓ）をコラーゲンスポンジ中で培養し，弁小葉に似た構造を再生した。24

コラーゲンスポンジは、生存可能なバルブIcを維持することができ、元の表現型を発現する細胞の能力を高めるように見える適切な生分解性の足場 清水他 気道再建のためのin situ組織工学技術を採用することにより、気管組織を再生するためにコラーゲンスポンジを使用しました。25-27彼らの以前の成功した実験動物研究に基づいて、彼らは甲状腺癌を持つ78歳の女性の気管を修復するために再生技術を適用しました。 組織足場としてコラーゲンスポンジで覆われたマーレックスメッシュチューブを用いた。 気管管腔表面に良好な上皮化が認められ，合併症はなかった。

軟骨組織工学に対する架橋I型およびII型コラーゲンマトリックスの効果を比較した。28彼らは、異なるタイプのコラーゲンマトリクスが、全厚の関節軟骨欠損において異なる組織応答を誘導すると結論づけた。 タイプiのコラーゲンベースのマトリックスは欠陥にsubchondral起源からの前駆細胞を導くために優秀です。 II型コラーゲンベースのマトリックスでは、細胞の移動は少ないですが、侵入細胞は軟骨細胞の表現型に向けられています。 これらの観察から，ｉ型コラーゲンの深層とＩＩ型コラーゲンの表層からなる複合マトリックスが軟骨再生のための選択されたマトリックスであると考えられた。 Ｉ型／ＩＩＩ型コラーゲン層とＩＩ型コラーゲン層からなるコラーゲンマトリックスを用いて，非関節軟骨および変形性関節軟骨から採取したヒト軟骨細胞の形態学的および生化学的挙動および活性を評価した。 タイプI/IIIのコラーゲンの層はより少なく多孔性で、荒く、滑らかな側面に更に分けられます; 滑らかな側面は、関節腔に面する表面である。 二つのコラーゲン型は、それらの異なる線維サイズと電子密度によって区別することができる。29,30多孔性の層はタイプIIのコラーゲンで構成され、細胞播くプロセスに役立ちます。 従ってタイプIIのコラーゲンはタイプIのコラーゲンよりよい範囲に軟骨細胞の表現型を維持するために示され、細胞の播くことのためにより適して マトリックスはブタのコラーゲンで構成されています。 適度な架橋は紫外線（Ｕ Ｖ）照射によって達成された。 非関節軟骨の軟骨細胞はより多くの球状細胞を示し，軟骨細胞表現型と一致した。 生化学的アッセイでは非関節性軟骨細胞ではＧＡＧ含量の純増加を示したが，変形性関節細胞ではほとんどＧａｇは見られなかった。 変形性関節軟骨から単離されたヒト関節軟骨細胞は，非関節軟骨からの軟骨細胞と比較して，ｉ型，ＩＩ型およびＩＩＩ型コラーゲンからなるスポンジ中で拡張および培養後の生物活性が低いと考えられた。31

コラーゲンスポンジでの培養条件と成長因子の放出を組み合わせて培養しました。32-34培地灌流および動的培養条件は、コラーゲンスポンジで培養したときに関節軟骨細胞の軟骨形成にいくつかの効果を示した。 Yatesら。 標準および無血清培養条件下で軟骨のin vitro工学のための多孔質、3Dコラーゲンスポンジを評価しました。32彼らは、多孔質の3Dコラーゲンスポンジは、高密度軟骨形成に有利な環境を提供することにより、軟骨細胞の生存率、形状、および合成活性を維持し、コ 田端他 ラットの脂肪組織のその場での形成を達成するためにbFGFの適切な制御放出と結合されたコラーゲンスポンジ。35彼らは、足場コラーゲンとbFGFの適切な制御放出との組み合わせが、脂肪前細胞がなくても脂肪組織のin situ形成を達成するために不可欠であると結論