Burete de colagen

15.3 Burete de colagen

bureții de colagen sunt în general formați prin liofilizarea unei soluții apoase de colagen.9-11 procesul de liofilizare include înghețarea unei soluții apoase de colagen sau gel de colagen la o temperatură scăzută și sublimarea ulterioară a cristalelor de gheață prin vid la temperatură scăzută. Temperatura de îngheț și rata de îngheț au un anumit efect asupra structurii poroase a buretelui de colagen rezultat. Înghețarea rapidă la temperaturi scăzute induce crăparea, canalele mici uniforme și producerea unei structuri fibroase. Înghețarea lentă la temperaturi mai ridicate duce la nonuniformitate și pori mari, cu pori mai prăbușiți decât canalele continue. Buretele de colagen structurat unidirecțional a fost preparat printr-o metodă unidirecțională de congelare-uscare.12 Faraj și colab. schele de colagen tridimensionale preparate cu un design structural tridimensional specific asemănător matricei extracelulare reale (ECM) a unui anumit țesut folosind regimuri specifice de îngheț.Au fost dezvoltate 13 schele de colagen asemănătoare arhitecturii parenchimale (alveolare) în formă de Cupă a plămânului, schele care imită organizarea paralelă a colagenului tendonului și schele care imită organizarea tridimensională a pielii. Morfologia schelei ar putea fi controlată de viteza de îngheț, tipul de mediu de suspensie și aditivi specifici (de exemplu, etanol).

schele de burete de colagen au fost utilizate pentru ingineria țesuturilor diferitelor țesuturi și organe. Juncosa-Melvin și colab. creat autogen țesut-inginerie tendon construiește prin însămânțarea celulelor stem mezenchimale iepure în tip I bureți de colagen.14 Burete de colagen a fost utilizat pentru cultura tridimensională a celulelor discului intervertebral uman. Efectul său a fost comparat cu alți purtători de celule, cum ar fi gelul de colagen, agaroza, alginatul și gelul de fibrină.15-17 buretele de colagen și agaroza s-au dovedit a oferi micromedii superioare pentru formarea ECM. Buretele de colagen a oferit o proliferare celulară mai mare și a apărut superior agarozei. Deși unii cercetători au reușit să utilizeze injecția de celule pentru ingineria țesuturilor discului,18 o schelă de burete de colagen încărcată cu celule facilitează plasarea in vivo a construcției purtătoare de celule.19

a fost dezvoltat un periost bio-artificial compus din celule osteogene și burete de colagen.20 periostul bio-artificial a avut efecte de promovare asupra osteogenezei in vitro și in vivo. Organoizii hepatici au fost reconstruiți prin cultivarea hepatocitelor mici (SHs), care sunt celule progenitoare hepatice, într-un burete de colagen.21 după cultură timp de 1 lună, agregatele celulare s-au format în burete și au prezentat o arhitectură tisulară caracteristică: celulele epiteliale columnare și/sau cuboidale au căptușit suprafața buretelui. Celulele din buretele de colagen au proliferat activ, iar hepatocitele au excretat albumina în mediu. Sabbagh și colab. burete de colagen folosit pentru cultura celulelor uroteliale ca o etapă preliminară în ingineria grefelor autologe uroteliale.22 au raportat că bureții de colagen au susținut creșterea și stratificarea celulelor uroteliale și sunt un substrat adecvat pentru dezvoltarea grefelor autologe uroteliale. Buretele de colagen a fost folosit pentru ingineria țesuturilor dentare.23 de celule din dinți molari porcini în stadiul incipient al formării coroanei s-au atașat mai repede, iar activitatea lor ALP a fost semnificativ mai mare pentru schela de burete de colagen decât cea pentru o plasă de fibre de acid poliglicolic. Rezultatul indică faptul că o schelă de burete de colagen permite producerea dinților cu un grad de succes mai mare decât plasa de fibre de acid poliglicolic și că schela de burete de colagen este superioară unei schele de plasă de fibre de acid poliglicolic pentru ingineria țesuturilor dentare. Taylor și colab. celulele interstițiale ale valvei cardiace umane cultivate (ICs) într-un burete de colagen pentru a regenera o structură asemănătoare unui prospect de supapă.24

buretele de colagen este o schelă biodegradabilă adecvată care poate menține IC-urile valvei viabile și pare să sporească capacitatea celulelor de a-și exprima fenotipul original. Shimizu și colab. burete de colagen folosit pentru regenerarea țesutului traheal prin utilizarea unei tehnici de inginerie tisulară in situ pentru reconstrucția căilor respiratorii.25-27 pe baza studiilor experimentale anterioare pe animale, au aplicat tehnica regenerativă pentru a repara traheea unei femei de 78 de ani cu cancer tiroidian. Un tub de plasă Marlex acoperit cu burete de colagen a fost folosit ca schelă de țesut. Epitelizarea bună a fost observată pe suprafața luminală traheală fără complicații timp de doi ani.

Buma și colab. a comparat efectele matricelor de colagen de tip I și de tip II reticulate asupra ingineriei țesuturilor cartilaginoase.28 au ajuns la concluzia că diferite tipuri de matrice de colagen induc răspunsuri tisulare diferite în defectele cartilajului articular cu grosime completă. Matricile pe bază de colagen de tip I sunt superioare pentru ghidarea celulelor progenitoare dintr-o origine subcondrală în defect. În matricile pe bază de colagen de tip II, migrația celulară este mai mică, dar celulele invadatoare sunt direcționate într-un fenotip de condrocite. Pe baza acestor observații, se pare că o matrice compozită constând dintr-un strat profund de colagen de tip I și un strat mai superficial de colagen de tip II ar putea fi matricea de alegere pentru regenerarea cartilajului. O matrice de colagen compusă din două straturi, și anume un strat de colagen de tip I/III și un strat de colagen de tip II, a fost utilizată pentru a evalua comportamentul și activitatea morfologică și biochimică a condrocitelor umane prelevate din cartilajul nonartritic și osteoartritic. Stratul de colagen de tip I / III este mai puțin poros și este împărțit în continuare în laturi aspre și netede; partea netedă este suprafața orientată spre cavitatea articulară. Cele două tipuri de colagen pot fi diferențiate prin dimensiunea lor fibrilară diferită și densitatea electronilor.29,30 stratul poros este compus din colagen de tip II și servește procesului de însămânțare a celulelor. S-a demonstrat că colagenul de tip II menține fenotipul condrocitelor într-o măsură mai bună decât colagenul de tip I și, prin urmare, este mai potrivit pentru însămânțarea celulelor. Matricile sunt compuse din colagen porcin. Reticularea moderată a fost realizată prin iradierea ultravioletă (UV). Condrocitele cartilajului nonartritic au evidențiat un număr mai mare de celule sferice, în concordanță cu un fenotip condrocitic. Un test biochimic a arătat o creștere netă a conținutului de GAG în condrocitele nonartritice, în timp ce aproape niciun gag nu a fost observat în celulele osteoartritice. Condrocitele articulare umane izolate din cartilajul osteoartritic par să aibă mai puțină bioactivitate după expansiune și cultură într-un burete format din colagen de tip I, II și III comparativ cu condrocitele din cartilajul nonartritic.31

condițiile de cultură și eliberarea factorilor de creștere au fost combinate pentru cultura în burete de colagen.32-34 perfuzia medie și condițiile de cultură dinamică au arătat unele efecte asupra condrogenezei condrocitelor articulare atunci când sunt cultivate în bureți de colagen. Yates și colab. evaluat poros, 3D colagen bureți pentru inginerie in vitro de cartilaj în condiții de cultură standard și fără ser.32 ei au raportat că bureții de colagen 3D poroși mențin viabilitatea, forma și activitatea sintetică a condrocitelor, oferind un mediu favorabil condrogenezei de înaltă densitate și că bureții de colagen au potențial ca schele pentru ingineria țesutului cartilajului. Tabata și colab. burete de colagen combinat cu o eliberare controlată adecvată de bFGF pentru a obține o formare in situ a țesutului adipos la șobolani.35 au concluzionat că o combinație de colagen de schelă cu o eliberare controlată adecvată de bFGF a fost esențială pentru realizarea formării in situ a țesutului adipos chiar și fără preadipocite.