Efecto de la frecuencia de compresión uniaxial en las respuestas de las células osteogénicas en cultivos dinámicos en 3D
Autores: Kontogianni, Georgia-Ioanna; Loukelis, Konstantinos; Bonatti, Amedeo Franco; Batoni, Elisa; De Maria, Carmelo; Naseem, Raasti; Dalgarno, Kenneth; Vozzi, Giovanni; MacManus, David B.; Mondal, Subrata; Dunne, Nicholas; Vitale-Brovarone, Chiara; Chatzinikolaidou, Maria
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Efecto de la frecuencia de compresión uniaxial en las respuestas de las células osteogénicas en cultivos dinámicos en 3D
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Estimulación mecánica
Ingeniería de tejidos óseos
Diferenciación osteogénica
Andamios de mezcla polimérica
Compresión uniaxial cíclica
Respuesta osteogénica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
La aplicación de estimulación mecánica en los constructos de ingeniería de tejido óseo tiene como objetivo imitar la naturaleza dinámica nativa del hueso. Aunque se han realizado muchos intentos para evaluar el efecto de los estímulos mecánicos aplicados en la diferenciación osteogénica, las condiciones que rigen este proceso aún no han sido completamente exploradas. En este estudio, se sembraron células pre-osteoblásticas en andamios de mezcla polimérica PLLA/PCL/PHBV (90/5/5 % en peso). Los constructos fueron sometidos todos los días a compresión uniaxial cíclica durante 40 minutos a una desviación de 400 m, utilizando tres valores de frecuencia, 0.5, 1 y 1.5 Hz, durante un máximo de 21 días, y su respuesta osteogénica se comparó con la de cultivos estáticos. Se realizó una simulación de elementos finitos para validar el diseño del andamio y la dirección de carga, y para asegurar que las células dentro de los andamios fueran sometidas a niveles significativos de deformación durante la estimulación. Ninguna de las condiciones de carga aplicadas afectó negativamente la viabilidad celular. Los datos de actividad de fosfatasa alcalina indicaron valores significativamente más altos en todas las condiciones dinámicas en comparación con las estáticas en el día 7, siendo la respuesta más alta observada a 0.5 Hz. La producción de colágeno y calcio aumentó significativamente en comparación con los controles estáticos. Estos resultados indican que todas las frecuencias examinadas promovieron sustancialmente la capacidad osteogénica.
Descripción
La aplicación de estimulación mecánica en los constructos de ingeniería de tejido óseo tiene como objetivo imitar la naturaleza dinámica nativa del hueso. Aunque se han realizado muchos intentos para evaluar el efecto de los estímulos mecánicos aplicados en la diferenciación osteogénica, las condiciones que rigen este proceso aún no han sido completamente exploradas. En este estudio, se sembraron células pre-osteoblásticas en andamios de mezcla polimérica PLLA/PCL/PHBV (90/5/5 % en peso). Los constructos fueron sometidos todos los días a compresión uniaxial cíclica durante 40 minutos a una desviación de 400 m, utilizando tres valores de frecuencia, 0.5, 1 y 1.5 Hz, durante un máximo de 21 días, y su respuesta osteogénica se comparó con la de cultivos estáticos. Se realizó una simulación de elementos finitos para validar el diseño del andamio y la dirección de carga, y para asegurar que las células dentro de los andamios fueran sometidas a niveles significativos de deformación durante la estimulación. Ninguna de las condiciones de carga aplicadas afectó negativamente la viabilidad celular. Los datos de actividad de fosfatasa alcalina indicaron valores significativamente más altos en todas las condiciones dinámicas en comparación con las estáticas en el día 7, siendo la respuesta más alta observada a 0.5 Hz. La producción de colágeno y calcio aumentó significativamente en comparación con los controles estáticos. Estos resultados indican que todas las frecuencias examinadas promovieron sustancialmente la capacidad osteogénica.