Distribuciones de esfuerzo cortante dependientes del tiempo durante la cultura de perfusión de flujo extendido de constructos de tejido óseo ingenierizado
Autores: Williams, Cortes; Kadri, Olufemi E.; Voronov, Roman S.; Sikavitsas, Vassilios I.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
Distribuciones de esfuerzo cortante dependientes del tiempo durante la cultura de perfusión de flujo extendido de constructos de tejido óseo ingenierizado
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Biorreactores de perfusión de flujo
Ingeniería de tejidos óseos
Fuerzas de corte
Arquitectura de andamiaje
Microtomografía computarizada
Células madre
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 2
Citaciones: Sin citaciones
Los biorreactores de perfusión de flujo han sido ampliamente investigados como un método de cultivo prometedor para la ingeniería de tejidos óseos, debido a la mejora en la entrega de nutrientes y la diferenciación osteoblástica mediada por fuerzas de cizallamiento. Sin embargo, un gran inconveniente que impide la transición a la regeneración de tejidos clínicamente relevantes es la incapacidad de monitorear constructos de manera no destructiva durante el cultivo. Para aliviar esta deficiencia, investigamos la distribución de las fuerzas de cizallamiento del fluido en andamios cultivados en biorreactores de perfusión de flujo utilizando técnicas de dinámica de fluidos computacional, analizamos los efectos de la arquitectura del andamio sobre las fuerzas de cizallamiento y monitoreamos la mineralización del tejido a lo largo del período de cultivo utilizando tomografía microcomputada. Para este estudio, sembramos dinámicamente un millón de células madre mesenquimatosas (MSCs) de ratas adultas en andamios de poli (ácido l-láctico) (PLLA) de 85% de porosidad. Después de tomar muestras intermitentes durante 16 días, los constructos fueron imaginados y reconstruidos utilizando tomografía microcomputada. Se realizaron simulaciones de dinámica de fluidos utilizando un programa de Boltzmann de red personalizado. Al tomar muestras en diferentes momentos durante el cultivo, podemos monitorear la mineralización y los cambios resultantes en las distribuciones de cizallamiento inducidas por el flujo en los andamios porosos a medida que los constructos maduran en constructos de tejido óseo ingenierizado, lo cual no se ha investigado previamente en la literatura. A partir del trabajo realizado en este estudio, demostramos que el esfuerzo de cizallamiento promedio por constructo aumenta consistentemente como función del tiempo de cultivo, resultando en un aumento del 113% en el Día 16.
Descripción
Los biorreactores de perfusión de flujo han sido ampliamente investigados como un método de cultivo prometedor para la ingeniería de tejidos óseos, debido a la mejora en la entrega de nutrientes y la diferenciación osteoblástica mediada por fuerzas de cizallamiento. Sin embargo, un gran inconveniente que impide la transición a la regeneración de tejidos clínicamente relevantes es la incapacidad de monitorear constructos de manera no destructiva durante el cultivo. Para aliviar esta deficiencia, investigamos la distribución de las fuerzas de cizallamiento del fluido en andamios cultivados en biorreactores de perfusión de flujo utilizando técnicas de dinámica de fluidos computacional, analizamos los efectos de la arquitectura del andamio sobre las fuerzas de cizallamiento y monitoreamos la mineralización del tejido a lo largo del período de cultivo utilizando tomografía microcomputada. Para este estudio, sembramos dinámicamente un millón de células madre mesenquimatosas (MSCs) de ratas adultas en andamios de poli (ácido l-láctico) (PLLA) de 85% de porosidad. Después de tomar muestras intermitentes durante 16 días, los constructos fueron imaginados y reconstruidos utilizando tomografía microcomputada. Se realizaron simulaciones de dinámica de fluidos utilizando un programa de Boltzmann de red personalizado. Al tomar muestras en diferentes momentos durante el cultivo, podemos monitorear la mineralización y los cambios resultantes en las distribuciones de cizallamiento inducidas por el flujo en los andamios porosos a medida que los constructos maduran en constructos de tejido óseo ingenierizado, lo cual no se ha investigado previamente en la literatura. A partir del trabajo realizado en este estudio, demostramos que el esfuerzo de cizallamiento promedio por constructo aumenta consistentemente como función del tiempo de cultivo, resultando en un aumento del 113% en el Día 16.