Ingineria Tisulară și Polimerii Sintetici

Materiale sintetice care imită structura și funcția țesutului osos, dar au performanțe mecanice mai slabe.

Materialele compozite combină cel puțin două materiale diferite pentru a obține proprietăți îmbunătățite.

Combinarea polimerilor cu ceramică biodegradabilă creează materiale ideale pentru regenerarea osului, deoarece se degradează treptat în timp ce osul nou se formează.

Nanotuburile de carbon (CNT) pot fi integrate în polimeri pentru a îmbunătăți proprietățile materialelor prin furnizarea conductivității electrice, urmărirea celulelor, livrarea de medicamente și consolidarea mecanică.

Modulul lui Young este o măsură a rigidității unui material. Modulul lui Young pentru os variază în funcție de direcție, fiind mai mare în direcția longitudinală decât în plan transversal.

Boli ale inimii și vaselor de sânge, incluzând bolile coronariene, cerebrovasculare și arteriale periferice.

Boli ale vaselor de sânge care irigă mușchiul cardiac.

Boli ale vaselor de sânge care irigă creierul.

Boli ale vaselor de sânge care irigă brațele și picioarele.

Principala cauză de deces în țările dezvoltate.

Cauze importante ale BCV și mortalității în țările în curs de dezvoltare.

Organ complex care pompează aprox. 7000 litri de sânge pe zi, către toate țesuturile din organism.

Celulele stem din organism pot contribui la repararea țesuturilor în diverse moduri, inclusiv prin diferențierea directă în celulele specifice țesutului, promovarea indirectă a regenerării și modularea inflamației.

Celulele stem mezenchimale sunt un tip de celule stem adulte găsite în diverse locații din organism, inclusiv măduva osoasă, periostul și țesutul adipos.

Celulele stem mezenchimale din măduva osoasă pot fi cultivate in vitro, dar mediul de cultură trebuie să fie bogat în fosfați pentru a promova proliferarea și diferențierea lor.

Celulele stem mezenchimale periostale au o capacitate mai mare de mineralizare și neovascularizare, ceea ce le face mai eficiente în vindecarea țesutului osos.

Celulele stem mezenchimale din țesutul adipos sunt o sursă promițătoare, dar necesită condiții speciale de cultură, inclusiv factori de creștere suplimentari, pentru a obține rezultate optime.

Celulele stem pluripotente induse (iPSC) sunt celule adulte reprogramate genetic pentru a avea capacitatea de a se diferenția în diverse tipuri de celule, inclusiv celule osoase.

Ingineria tisulară implică utilizarea celulelor, factorilor de creștere și scaffold-urilor pentru a crea țesuturi funcționale in vitro sau in vivo, ca o alternativă la transplantul de țesut.

Factorul de creștere TGF-β și factorul de creștere insulinic (IGF) sunt importante pentru promovarea creșterii și dezvoltării cartilajului, joacă un rol cheie în ingineria tisulară a cartilajului.

O metodă de obținere a straturilor celulare care utilizează un suport de sticlă pentru cultivarea celulelor. Această metodă are dezavantajul deteriorării celulelor prin tratament enzimatic.

O metodă alternativă de obținere a straturilor celulare care utilizează suporturi polimere, cum ar fi poli(N-izopropilacrilamida), care asigură o detasare ușoară a celulelor fără deteriorarea acestora.

Un polimer utilizat în cultura celulară care se schimbă de la hidrofob la hidrofil la temperaturi scăzute. Această proprietate permite detașarea ușoară a celulelor din suportul polimeric.

Bioreactoarele cu perfuzie sunt sisteme care fac ca mediul de cultură să circule prin porii unui scaffold, îmbunătățind astfel transferul de masă și promovând sinteza GAG în ECM. Această tehnică asigură o distribuție uniformă a condrocitelor.

Din cauza limitelor de transfer de masă, structurile cartilaginoase formate prin metode statice pot prezenta o zonă centrală necrozată din cauza lipsei de oxigen. Bioreactoarele cu agitator sau rotativ rezolvă problema prin îmbunătățirea transferului de masă, asigurând o concentrație mai bună a moleculelor specifice cartilagiilor în zona centrală.

Bioreactoarele cu perfuzie facilitează transferul de masă și promovează sinteza și retenția de GAG, conducând la o distribuție uniformă a condrocitelor. Demonstrați conceptul!

Sarcinile mecanice joacă un rol important în formarea cartilagiului, stimulând diferentierea celulelor stem mezenchimale (MSC) în condrocite și promovând dezvoltarea structurală și funcțională a cartilagiului. Această strategie este esențială în ingineria tisulară.

Efectul stimulilor mecanici poate varia în funcție de tipul de scaffold, necesitând studii suplimentare pentru a optimiza strategiile de inginerie tisulară.

Bioreactoarele controlate permit studiul interacțiunii dintre forțele fizice și factorii solubili în dezvoltarea cartilagiului. Această abordare permite cercetătorii să exploreze răspunsul țesutului la stimuli inflamatori specifici.

Modelele controlate in vitro sunt utilizate ca o etapă prealabilă pentru experimente mai complexe și costisitoare, cum ar fi testele pe animale.

Un bioreactor care aplică sarcini mecanice controlate și citokine inflamatorii specifice poate fi utilizat pentru a simula condițiile unei articulații osteoartritice.

Terapia celulară implică implantarea celulelor pe sau în miocardul patologic cu scopul de a recupera țesutul lezat. Această terapie este adesea combinată cu biomateriale și molecule bioactive pentru a sprijini creșterea celulară, a proteja celulele și a facilita formarea de țesut nou.

Cardiomioplastia este o intervenție chirurgicală care utilizează țesut muscular pentru a sprijini funcția cardiacă. Există două tipuri principale: cardiomioplastia dinamică, care utilizează un mușchi extern pentru a sprijini inima, și cardiomioplastia celulară, care implică injectarea celulelor direct în inimă.

Cardiomioplastia celulară implică injectarea celulelor, de obicei celule stem, direct în inimă pentru a ajuta la regenerarea țesutului muscular. Această procedură are potențialul de a repara zonele deteriorate ale inimii și de a îmbunătăți funcția sa.

Celulele injectate în cardiomioplastia celulară trebuie să aibă capacitatea de a stimula formarea vaselor de sânge (angiogeneza), de a preveni moartea celulară (apoptoza), de a promova regenerarea tesutului, de a activa mecanismele de vindecare și de a forma un nou țesut muscular contractil.

Celulele pot fi implantate în inimă prin două căi: intracoronariană, unde celulele sunt injectate în artera coronariană și trebuie să migreze la zona vizată, sau direct în tesuturile inimii prin injecție intra- sau endomiocardică.

Cardiomioplastia celulară se confruntă cu o serie de probleme, inclusiv rate scăzute de supraviețuire a celulelor implantate, riscul de respingere a celulelor în cazul utilizării de surse alogene și eficacitatea limitată a terapiei.

În prezent, o parte semnificativă a celulelor injectate în inimă nu supraviețuiește. Aceasta se datorează unor factori, cum ar fi presiunea din inimă, care poate elimina celulele, și capacitatea limitată a celulelor de a se fixa în țesuturile cardiace.

Utilizarea celulelor stem din surse autogene (din organismul pacientului) este preferabilă, deoarece reduce riscul de respingere imunitară. Cu toate acestea, utilizarea celulelor alogene (din alte surse) poate fi o alternativă, dar necesită un proces de imunodepresare.