1. בידוד של כונדרוציטים במפרק ראשי קציר 10-15 פרוסות סחוס בעובי מלאה ממשטחי המפרקים של מפרקים בבעלי חיים (למשל משותף מסרק-phalangeal של פרות בשלות כשלד המתקבלות מabbatoir מקומי). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פרוסות סחוס מניח בתבנית 100 מ&quot;מ פטר ודגירה ב20 מ&quot;ל של פרוטאז 0.5% בשינקין של F-12 (w / v) עבור 2 שעות ב 37 ° C. יש לשטוף שלוש פעמים בF-12 תקשורת התרבות של שינקין, ודגירה עם 20 מ&quot;ל של collagenase 0.15% בF-12 התקשורת של שינקין תרבות הלילה ב 37 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סנן השעית התא דרך מסנן מסך רשת 200 לתוך צלחת נקיה. שטוף את המסנן עם 5 מ&quot;ל של Ham של F-12 ולהוסיף לתבשיל. להעביר את השעית התא לצינור 50 מיליליטר חרוטים. לשטוף את צלחת פטרי עם 10 מ&quot;ל של Ham של F-12 ולהוסיף לצינור החרוטים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צנטריפוגה הצינור ב600-800 RCF במשך 6-8 דקות בטמפרטורת חדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשאוב supernatant, ומבטיח לא להפריע הדואר תא גלולה ומחדש להשעות ב40 מ&quot;ל של F-12 תקשורת התרבות של שינקין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צנטריפוגה הצינור ב600-800 RCF במשך 6-8 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 1.4 ו 1.5 פעמים יותר עבור סכום כולל של 3 פעמים. לפני צנטריפוגה בפעם השלישית, resuspend הגלולה באמצעות התססה ולקבל aliquot μl 500 לספירת תאים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ספירת תאי קיימא בשיטת ההדרה הכחולה Trypan 9 עם hemacytometer ומיקרוסקופ אור הפוכה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשאוב supernatant מחדש להשעות את הגלולה בהיקף של התקשורת של שינקין F-12 להכפיל את צפיפות הזריעה הרצויה (למשל 20 x 10 6 תאים / מ&quot;ל לריכוז סופי של 10 x 10 6 תאים / מ&quot;ל אחרי אנקפסולציה). </li></ol> 2. Encapsulation Hydrogel Chondrocyte-agarose <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חום 0.8 גרם autoclaved סוג השביעי agarose ב20 מ&quot;ל של 1x PBS סטרילי (pH 7.4) על צלחת חמה להגדיר עד 120 מעלות צלזיוס עד שהיא נמסה. ברגע מומס, מנמיך את האש עד 60 ° C כמו טמפרטורות גבוהות will להשפיע כדאיויות תא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצינור 50 מיליליטר חרוטים, יסודיות לערבב כמויות שווות של השעית התא עם הריכוז הכפול הרצוי של agarose (למשל 4% להשעית agarose 2% הידרוג agarose סופי). הימנע מיצירת הבועות גדולות כפי שהם יכולים להשפיע על כדאיויות תא ולבנות חיים עייפים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> זהירות 10 מיליליטר aliquot של תערובת chondrocyte-agarose לתוך צלחת פטרי קוטר 60 מ&quot;מ, תוך הימנעות מיצירת בועות גדולות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בואו לעמוד במשך 30 דקות בטמפרטורת חדר עד gelled. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השג כמה שיותר דגימות הידרוג chondrocyte-agarose לפי הצורך (בדרך כלל 20-30) באמצעות 4 מ&quot;מ ביופסית אגרוף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדוד ולתעד את הממדים הפיסיים (קוטר וגובה) של מדגמים מייצגים באמצעות מיקרומטר. מבנים צריכים להיות כ 5 מ&quot;מ הגובה, לבטל את כל דגימות שהתקבלו מאזור שבו דגימת שונות הגובה הייתה גדול מ 2%. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העברת דגימות לצלחת פטרי 60 מ&quot;מ טריה ותוספתעם 10 מ&quot;ל של מדיה מלאה (20% בסרום למשל עוברים מבקר בF-12 תקשורת התרבות של שינקין עם 20 HEPES מ&quot;מ, 100 מיקרוגרם חומצה / מ&quot;ל אסקורבית ואנטיביוטיקה / antimycotics 2x). </li></ol> 3. גירוי וRadiolabelling מכאני של הידרוג Chondrocyte-agarose <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חיטוי הרכיבים המתכתיים של מתקן הדחיסה. לעקר את רכיבי פלסטיק עם אתנול 70% (לילה) ואור UV (לפחות 15 דקות). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לשמור על מבנים את הנפילה, באמצעות מלקחיים, מקום 12 טבעות פלסטיק סטריליים התמך (עם קוטר פנימי גדול יותר מקוטר התבנית) (n = 6, דגימות ובקרה) בתוך הבארות של צלחת תרבות 24 גם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות מלקחיים, להעביר בזהירות את הידרוג chondrocyte-agarose מצלחת פטרי לצלחת 24 היטב, הבטחה שכל אחד במטבע חיזוק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העברת 400 μl של מדיה מלאה (לדוגמא 20% FBS בF-12 תקשורת התרבות של שינקין עם 20 HEPES מ&quot;מ, 100 מיקרוגרם / מיליליטר חומצה אסקורבית, ו2x אנטיביוטיקה / antimycotics) לכל דגימה היטב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרכיב את מתקן הדחיסה המעוקרת (איור 1) ולהבטיח את platens עם ברגים שנקבעו. צרף מתקן הדחיסה לצלחת התרבות 24 גם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שחרר ולהבטיח מחדש את הברגים הקבועים ליצור קשר Platen-הידרוג&#39;ל (אפס מדינת מתח). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את מתקן הדחיסה התאסף לתוך מערכת בדיקת micromechanical מאך-1. מתקן מאובטח על הבמה האנכית באמצעות סיכה ונעילת איתור המקום עם בורג סט. הסר את מחול המרווח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל טעינת דחיסה דינמית במשרעת רצויה (למשל 10% משרעת מתח המבוססת על הגובה המקורי של דגימות), תדירות (1 לדוגמא רץ) ומשך או מספר המחזורים (למשל מרווחי זמן של עד 60 דקות). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עם השלמת הגירוי מכאני, החלף את מחול המרווח, שחרר את בורג סט סיכת האיתור ולהסיר את מעטת הדחיסה וצלחת תרבות מבדיקת מערכת micromechanical מאך-1. </li&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> מבני Radiolabel תא הידרוג ידי להשלים את התקשורת עם 5 μCi של איזוטופ הרצוי (למשל [3 ח] תווית חלבון פרולין לסינתזת הקולגן chondrocyte ספציפית ו[ 35 S] גופרית לסינתזת גליקן). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגירת מבני radiolabeled עבור 24 שעות על 37 מעלות צלזיוס, 5% CO 2 10. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקצור את המבנים הידרוג radiolabeled ולשטוף 3 פעמים ב1x PBS (pH 7.4), כדי להסיר כל איזוטופ מאוגד. דגימות Digest באמצעות פפאין (40 מיקרוגרם / מ&quot;ל ​​ביצטט אמוניום 20 מ&quot;מ, חומצת 1 מ&quot;מ ethyldiaminetetraacetic וdithiothreitol 2 מ&quot;מ על 65 המעלות צלזיוס במשך 72 שעות). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Assay לעכל לתוכן דנ&quot;א באמצעות assay PicoGreen הצבע 11 ופעילות איזוטופ משולב, מנורמל לתוכן ה-DNA, על ידי נצנץ β-נוזל ספירת עיכול פפאין מייד לאחר 12,13. </li></ol> הערה: הרכישה וסילוק חומרים רדיואקטיביים (איזוטופים פסולת ופריטיםשייתכן שהגיע לחומרים רדיואקטיביים מגע) חייב לעקוב מדיניות (ו / או ממשלתי) ונהלים לטיפול וסילוק הבטוח של חומרים רדיואקטיביים מוסדי רלוונטי. 4. נציג תוצאות מבני שור מפרקי chondrocyte-agarose הידרוג (2% agarose עם 10 10 x 6 תאים / תאים כמוסים מ&quot;ל) היו מגורה מכאני בהמשרעת של מתח דחיסה 10% בתדירות של הרץ 1 במשך 20 עד 60 דקות (או 1200 ל3600 מחזורים ) וassayed לתוכן ה-DNA וסינתזה תאית על ידי שילוב radioisotope. ה-DNA וסינתזת מטריקס הושפעה באופן תלוי מינון. תוכן ה-DNA הראה ירידה משמעותית 35% כתוצאה מ20 או 30 דקות של גירוי (p &lt;0.01), ואילו 60 דקות של גירוי הציגו שום אפקט (איור 2). סחוס ספציפי סינתזת הקולגן וגליקן (נקבע על ידי [3 ח]-פרולין ו<html> [35 S] שילוב גופרית, בהתאמה) הציג עלייה משמעותית של כ 60% בתגובה ל20 או 30 דקות של גירוי (p &lt;0.01), עם 60 דקות של גירוי אינה מראה סימני השפעה משמעותית (איור 3). <img src="/files/ftp_upload/4229/4229fig1.jpg" alt="איור 1" /> . האיור 1 סכמטי של מתקן הדחיסה הדינמית שהותקן על גירוי מבני chondrocyte-agarose שמאל:. אסדה מורכבת ימני:. התפוצץ נוף מראה רכיבים בודדים. <img src="/files/ftp_upload/4229/4229fig2.jpg" alt="איור 2" /> איור 2. שינויים בתוכן ה-DNA של chondrocyte-agarose הידרוג מגורה מכאני תחת משרעת 10% דחיסת מתח ברץ 1 במשך 20 עד 60 דקות (ממוצע ± SEM, n = 6/group). her.within עמודים = &quot;תמיד&quot;&gt; <img src="/files/ftp_upload/4229/4229fig3.jpg" alt="איור 3" /> איור 3. שינויים בסינתזה תאית (קולגן וproteoglycans) של agarose chondrocyte הידרוג מגורה מכאני תחת משרעת מתח דחיסה 10% בהרץ 1 במשך 20 עד 60 דקות (ממוצע ± SEM, n = 6/group).

<ol>
	<li>Grodzinsky, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cartilage+tissue+remodeling+in+response+to+mechanical+forces.">Cartilage tissue remodeling in response to mechanical forces.</a> Annual Review of Biomedical Engineering. 2, 691-713 (2000).</li><li>Kuettner, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biochemistry+of+articular+cartilage+in+health+and+disease.">Biochemistry of articular cartilage in health and disease.</a> Clinical Biochemistry. 25, 155-163 (1992).</li><li>Neu, C. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+interface+of+functional+biotribology+and+regenerative+medicine+in+synovial+joints.">The interface of functional biotribology and regenerative medicine in synovial joints.</a> Tissue Engineering Part B: Reviews. 14, 235-247 (2008).</li><li>Demarteau, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+compression+of+cartilage+constructs+engineered+from+expanded+human+articular+chondrocytes.">Dynamic compression of cartilage constructs engineered from expanded human articular chondrocytes.</a> Biochemical and Biophysical Research Communications. 310, 580-588 (2003).</li><li>Waldman, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+intermittent+compressive+stimulation+improves+the+composition+and+mechanical+properties+of+tissue-engineered+cartilage.">Long-term intermittent compressive stimulation improves the composition and mechanical properties of tissue-engineered cartilage.</a> Tissue Engineering. 10, 1323-1331 (2004).</li><li>Hunter, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+compression+of+chondrocyte-seeded+fibrin+gels:+effects+on+matrix+accumulation+and+mechanical+stiffness.">Dynamic compression of chondrocyte-seeded fibrin gels: effects on matrix accumulation and mechanical stiffness.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 12, 117-130 (2004).</li><li>Buschmann, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+compression+modulates+matrix+biosynthesis+in+chondrocyte/agarose+culture.">Mechanical compression modulates matrix biosynthesis in chondrocyte/agarose culture.</a> Journal of Cell Science. 108 (Pt 4), 1497-1508 (1995).</li><li>Quinn, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+compression+alters+proteoglycan+deposition+and+matrix+deformation+around+individual+cells+in+cartilage+explants.">Mechanical compression alters proteoglycan deposition and matrix deformation around individual cells in cartilage explants.</a> Journal of Cell Science. 111 (Pt 5), 573-583 (1998).</li><li>Kuettner, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+cartilage+matrix+by+mammalian+chondrocytes+in+vitro.+I.+Isolation,+culture+characteristics,+and+morphology.">Synthesis of cartilage matrix by mammalian chondrocytes in vitro. I. Isolation, culture characteristics, and morphology.</a> The Journal of Cell Biology. 93, 743-750 (1982).</li><li>Lee, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+loading+of+chondrocytes+embedded+in+3D+constructs:+in+vitro+methods+for+assessment+of+morphological+and+metabolic+response+to+compressive+strain.">Mechanical loading of chondrocytes embedded in 3D constructs: in vitro methods for assessment of morphological and metabolic response to compressive strain.</a> Methods in Molecular Medicine. 100, 307-324 (2004).</li><li>McGowan, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biochemical+quantification+of+DNA+in+human+articular+and+septal+cartilage+using+PicoGreen+and+Hoechst+33258.">Biochemical quantification of DNA in human articular and septal cartilage using PicoGreen and Hoechst 33258.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 10, 580-587 (2002).</li><li>Fan, J. C. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+intermittent+static+biaxial+tensile+strains+on+tissue+engineered+cartilage.">The effect of intermittent static biaxial tensile strains on tissue engineered cartilage.</a> Annals of Biomedical Engineering. 38, 1672-1682 (2010).</li><li>Kaupp, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+vibrations+increase+the+proliferation+of+articular+chondrocytes+in+high-density+culture.">Mechanical vibrations increase the proliferation of articular chondrocytes in high-density culture.</a> Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine. 222, 695-703 (2008).</li><li>Waldman, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+intermittent+shear+deformation+improves+the+quality+of+cartilaginous+tissue+formed+in+vitro.">Long-term intermittent shear deformation improves the quality of cartilaginous tissue formed in vitro.</a> Journal of Orthopaedic Research. 21, 590-596 (2003).</li><li>Waldman, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+single+application+of+cyclic+loading+can+accelerate+matrix+deposition+and+enhance+the+properties+of+tissue-engineered+cartilage.">A single application of cyclic loading can accelerate matrix deposition and enhance the properties of tissue-engineered cartilage.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 14, 323-330 (2006).</li><li>Kisiday, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+dynamic+compressive+loading+on+chondrocyte+biosynthesis+in+self-assembling+peptide+scaffolds.">Effects of dynamic compressive loading on chondrocyte biosynthesis in self-assembling peptide scaffolds.</a> Journal of Biomechanics. 37, 595-604 (2004).</li><li>Chowdhury, T. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+regulation+of+chondrocyte+metabolism+in+agarose+constructs+subjected+to+dynamic+compression.">Temporal regulation of chondrocyte metabolism in agarose constructs subjected to dynamic compression.</a> Archives of Biochemistry and Biophysics. 417, 105-111 (2003).</li></ol>

אין ניגודי האינטרסים הכריזו.

<html> השיטה המתוארת ליישום גירויים מכאניים מבוקרים לתא בעלת גרעין agarose הידרוג מאפשרת חקירה הישירה להשפעות של כוחות דחיסה דינמיים בחילוף חומרי chondrocyte. השימוש במתקן לבדיקה מותאמת אישית בשילוב עם טבעות התמך ספק מגבלת רוחב למבנים כדי להימנע מבעיות פוטנציאליות של מדגם מפנה. השימוש בplatens טעינה המת המשוקלל מובטחים בצוותות ערכות מבטיח מגע ישיר עם מבנים למרות הבדלים פוטנציאליים בגובה מדגם. Radiolabeling לאחר הגירוי למדוד ביוסינתזה סלולרית מפחיתה את הפוטנציאל לזיהום, ומאפשר למתקן בדיקה אחת כדי להיות מנוצל ליישומים מרובים של גירויים מכאניים דינמיים. שיטה זו ניתן להתאים בקלות כדי לחקור את ההשפעה של מצבי טעינה מכאניות שונים (לדוגמה: 1,4 גזירה, מתח 1,2) או להבהיר mechanotransduction הספציפי מסלולים אחראי. ove_content &quot;&gt; התוצאות המייצגות מאוירות שכמות קטנה של מות תאים של כ 35% יכולה להתרחש עקב היישום של גירוי דינמי, עם יישומים ארוכים יותר של גירוי מכאני לא משפיע על מבנה תאי 15-17. יוסינתזה של מקרומולקולות התאית מטריקס, שנקבעו על ידי התאגדות radioisotope, מאוירת תגובה תלויה משך לדחיסה דינמית. יישומים של טעינת דחיסה דינמית לתקופה של 20 עד 30 דקות ביאה לתגובה אנבולית מקסימלי עם משכי זמן המופיעים לעורר השפעת הפחתת רגישות לגירויים המכאניים הכפויים. הקהיה ניידת למכאנית טעינה כבר ציין בעבר 1,2,5,13, ​​אבל יש כבר חקירה קטנה לתוך האפיון של הטבע התלוי הזמן של תופעה זו. מידע זה יכול לשמש כדי לקבוע את התנאים האופטימליים על מנת למקסם את גירוי ההצטברות של מטריקס עם לבנות under חוזר ונשנה, או לטווח ארוך, יישומים של גירוי מכאני.

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> שמו של המגיב או ציוד </td><td> חברה </td><td> מספר קטלוגים </td><td> תגובות (אופציונלי) </td></tr><tr><td> החם של F-12 </td><td> תרם הפישר סיינטיפיק </td><td> SH3001002 </td><td></td></tr><tr><td> Collagenase </td><td> סיגמה אולדריץ בע&quot;מ </td><td> C0130 </td><td></td></tr><tr><td> פרוטאז </td><td> סיגמה אולדריץ בע&quot;מ </td><td> P5147 </td><td></td></tr><tr><td> סרום שור עוברי </td><td> סיגמה אולדריץ בע&quot;מ </td><td> F1051 </td><td></td></tr><tr><td> Ascorbate </td><td> סיגמה אולדריץ בע&quot;מ </td><td> A4034 </td><td></td></tr><tr><td> אנטיביוטיקה / antimycotics </td><td> סיגמה אולדריץ בע&quot;מ </td><td> A5955 </td><td></td></tr><tr><td> HEPES </td><td> Bioshop קנדה בע&quot;מ </td><td> HEP001 </td><td></td></tr><tr><td> Trypan כחול </td><td> סיגמה אולדריץ בע&quot;מ </td><td> 93595 </td><td></td></tr><tr><td> רייכרט מואר ליין Hemacytometer </td><td> אוסר מדעי </td><td> 1490 </td><td></td></tr><tr><td> קוואנט-IT PicoGreen </td><td> Invitrogen </td><td> P7589 </td><td></td></tr><tr><td> פפאין מפפאיה לטקס </td><td> סיגמה אולדריץ בע&quot;מ </td><td> P3125 </td><td></td></tr><tr><td> תצטט אמוניום </td><td> סיגמה אולדריץ בע&quot;מ </td><td> A1542 </td><td></td></tr><tr><td> חומצת Ethyldiaminetetraacetic </td><td> סיגמה אולדריץ בע&quot;מ </td><td> E9884 </td><td></td></tr><tr><td> DL-Dithiothreitol </td><td> סיגמה אולדריץ בע&quot;מ </td><td> 43819 </td><td></td></tr><tr><td> נקודת התכה נמוך agarose, סוג שביעי </td><td> סיגמה אולדריץ בע&quot;מ </td><td> A9045 </td><td></td></tr> &lt;p&gt; <td> מסך Mesh (200) סנן </td><td> סיגמה אולדריץ בע&quot;מ </td><td> S4145 </td><td></td></tr><tr><td> מאך-1 Tester micromechanical </td><td> Biomomentum בע&quot;מ </td><td> V500cs </td><td></td></tr><tr><td> דחיסה טוען לנענע </td><td> שהותקן </td><td></td><td> מוצר דומה יכול להיות מסופק על ידי Biomomentum בע&quot;מ </td></tr><tr><td> פלייט התרבות פלקון 24 ובכן </td><td> תרם הפישר סיינטיפיק </td><td> B353047 </td><td></td></tr><tr><td> מונה הנצנץ β-Liquid </td><td> Beckman Coulter </td><td> LS6500 </td><td></td></tr><tr><td> [3H] פרולין </td><td> פרקין אלמר- </td><td> NET323005MC </td><td></td></tr><tr><td> [35S] גופרית </td><td> פרקין אלמר- </td><td> NEX041005MC </td><td></td></tr></tbody></table>

mechanical stimulation of chondrocyte-agarose hydrogels

סחוס במפרק סובל מיכולת תיקון מוגבלת, כאשר נפגע על ידי עלבון מכאני או מושפל על ידי מחלה, כגון דלקת מפרקים ניוונית. כדי לתקן את הליקוי הזה, כמה התערבויות רפואיות פותחו. שיטה אחת כזו היא לשוב אל פני שטח לאזור הפגוע ברקמת סחוס מהונדס, אך בדרך כלל רקמה המהונדסת חסרות את המאפיינים ועמידות ביוכימיים של סחוס מקורי, חקירת השרידות ארוכות הטווח שלו. זה מגביל את יישום הנדסת רקמות סחוס לתיקון פגמי מוקד קטנים, בהסתמך על הרקמה שמסביב כדי להגן על החומר המושתל. כדי לשפר את התכונות של הרקמות המפותחות, גירוי מכאני הוא שיטה פופולרית משמשת להגברת הסינתזה של מטריקס סחוסים, כמו גם את התכונות המכאניות כתוצאה של הרקמות המהונדסות. גירוי מכאני חל כוחות לרקמה בונה מקביל לאלו בגוף חי. זההוא מבוסס על ההנחה שהסביבה המכאנית, בחלקו, מסדירה את הפיתוח והתחזוקה של 1,2 רקמת ילידים. הצורה הנפוצה ביותר מיושמת של גירוי מכאני בהנדסת רקמת סחוס היא דחיסה דינמית בזנים פיסיולוגיים של כ 5-20% בתדירות של 1 הרץ 1,3. מספר מחקרים בחנו את ההשפעה של דחיסה דינמית והראו את זה יש השפעה חיובית על חילוף חומרים וביוסינטזה chondrocyte, סופו של דבר משפיע על התכונות הפונקציונליות של 4-8 רקמות המפותחות. במאמר זה, אנו מדגימים את השיטה המכאנית כדי לעורר מבנים הידרוג chondrocyte-agarose תחת דחיסה דינמית ולנתח שינויים ביוסינתזה דרך מבחנים ביוכימיים וradioisotope. שיטה זו יכולה גם להיות שונה כדי קושי להעריך את שינויים שנגרמו פוטנציאל בתגובה תאית כתוצאה מגירויים מכאניים.

Watch this Scientific Journal Video about Mechanical Stimulation of Chondrocyte-agarose Hydrogels at JoVE.com

Mechanical Stimulation of Chondrocyte-agarose Hydrogels

ביוסינתזה של מטריקס סחוסים ידי כונדרוציטים יכולה להיות מושפעת על ידי יישום של גירויים מכאניים. שיטה זו מתארת ​​את הטכניקה של החלת זני דחיסה דינמיים לכונדרוציטים גלומים במבני 3D וההערכה של Induced שינויים בחילוף חומרי chondrocyte.

גירוי מכאני של הידרוג Chondrocyte-agarose

Articular cartilage suffers from a limited repair capacity when damaged by mechanical insult or degraded by disease, such as osteoarthritis. To remedy ...

mechanical-stimulation-of-chondrocyte-agarose-hydrogels

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Biology

11.6K Views.  Queen's University. ביוסינתזה של מטריקס סחוסים ידי כונדרוציטים יכולה להיות מושפעת על ידי יישום של גירויים מכאניים. שיטה זו מתארת ​​את הטכניקה של החלת זני דחיסה דינמיים לכונדרוציטים גלומים במבני 3D וההערכה של Induced שינויים בחילוף חומרי chondrocyte.

Video: Mechanical Stimulation of Chondrocyte-agarose Hydrogels

Chondrogenic Differentiation Induction of Adipose-derived Stem Cells by Centrifugal Gravity

Impaired cartilage cannot heal naturally. Currently, the most advanced therapy for defects in cartilage is the transplantation of chondrocytes differentiated from stem cells using cytokines. Unfortunately, cytokine-induced chondrogenic differentiation is costly, time-consuming, and associated with a high risk of contamination during in vitro differentiation. However, biomechanical stimuli also serve as crucial regulatory factors for chondrogenesis. For example, mechanical stress can induce chondrogenic differentiation of stem cells, suggesting a potential therapeutic approach for the repair of impaired cartilage. In this study, we demonstrated that centrifugal gravity (CG, 2,400 &#215; g), a mechanical stress easily applied by centrifugation, induced the upregulation of sex determining region Y (SRY)-box 9 (SOX9) in adipose-derived stem cells (ASCs), causing them to express chondrogenic phenotypes. The centrifuged ASCs expressed higher levels of chondrogenic differentiation markers, such as aggrecan (ACAN), collagen type 2 alpha 1 (COL2A1), and collagen type 1 (COL1), but lower levels of collagen type 10 (COL10), a marker of hypertrophic chondrocytes. In addition, chondrogenic aggregate formation, a prerequisite for chondrogenesis, was observed in centrifuged ASCs.

Mechanical stress can induce the chondrogenic differentiation of stem cells, providing a potential therapeutic approach for the repair of impaired cartilage. We present a protocol to induce the chondrogenic differentiation of adipose-derived stem cells (ASCs) using centrifugal gravity (CG). CG-induced upregulation of SOX9 results in the development of chondrogenic phenotypes.

Chondrogenic בידול האינדוקציה של תאי גזע שמקורם שומן על ידי הכביד צנטריפוגלי

Impaired cartilage cannot heal naturally. Currently, the most advanced therapy for defects in cartilage is the transplantation of chondrocytes ...

Developmental Biology

Design of a Biaxial Mechanical Loading Bioreactor for Tissue Engineering

We designed a loading device that is capable of applying uniaxial or biaxial mechanical strain to a tissue engineered biocomposites fabricated for transplantation. While the device primarily functions as a bioreactor that mimics the native mechanical strains, it is also outfitted with a load cell for providing force feedback or mechanical testing of the constructs. The device subjects engineered cartilage constructs to biaxial mechanical loading with great precision of loading dose (amplitude and frequency) and is compact enough to fit inside a standard tissue culture incubator. It loads samples directly in a tissue culture plate, and multiple plate sizes are compatible with the system. The device has been designed using components manufactured for precision-guided laser applications. Bi-axial loading is accomplished by two orthogonal stages. The stages have a 50 mm travel range and are driven independently by stepper motor actuators, controlled by a closed-loop stepper motor driver that features micro-stepping capabilities, enabling step sizes of less than 50 nm. A polysulfone loading platen is coupled to the bi-axial moving platform. Movements of the stages are controlled by Thor-labs Advanced Positioning Technology (APT) software. The stepper motor driver is used with the software to adjust load parameters of frequency and amplitude of both shear and compression independently and simultaneously. Positional feedback is provided by linear optical encoders that have a bidirectional repeatability of 0.1 &mu;m and a resolution of 20 nm, translating to a positional accuracy of less than 3 &mu;m over the full 50 mm of travel. These encoders provide the necessary position feedback to the drive electronics to ensure true nanopositioning capabilities. In order to provide the force feedback to detect contact and evaluate loading responses, a precision miniature load cell is positioned between the loading platen and the moving platform. The load cell has high accuracies of 0.15% to 0.25% full scale.

We designed a novel mechanical loading bioreactor that can apply uniaxial or biaxial mechanical strain to a cartilage biocomposite prior to transplantation into an articular cartilage defect.

עיצוב של Bioreactor טוען מכונות Biaxial להנדסת רקמות

We  designed a loading device that is capable of applying uniaxial or biaxial  mechanical strain to a tissue engineered biocomposites fabricated for  ...

Bioengineering

Preparation of Chitosan-based Injectable Hydrogels and Its Application in 3D Cell Culture

The protocol presents a facile, efficient, and versatile method to prepare chitosan-based hydrogels using dynamic imine chemistry. The hydrogel is prepared by mixing solutions of glycol chitosan with a synthesized benzaldehyde terminated polymer gelator, and hydrogels are efficiently obtained in several minutes at room temperature. By varying ratios between glycol chitosan, polymer gelator, and water contents, versatile hydrogels with different gelation times and stiffness are obtained. When damaged, the hydrogel can recover its appearances and modulus, due to the reversibility of the dynamic imine bonds as crosslinkages. This self-healable property enables the hydrogel to be injectable since it can be self-healed from squeezed pieces to an integral bulk hydrogel after the injection process. The hydrogel is also multi-responsive to many bio-active stimuli due to different equilibration statuses of the dynamic imine bonds. This hydrogel was confirmed as bio-compatible, and L929 mouse fibroblast cells were embedded following standard procedures and the cell proliferation was easily assessed by a 3D cell cultivation process. The hydrogel can offer an adjustable platform for different research where a physiological mimic of a 3D environment for cells is profited. Along with its multi-responsive, self-healable, and injectable properties, the hydrogels can potentially be applied as multiple carriers for drugs and cells in future bio-medical applications.

Here we describe a facile preparation of chitosan-based injectable hydrogels using dynamic imine chemistry. Methods to adjust the hydrogel&#8217;s mechanical strength and its application in 3D cell culture are presented.

הכנת Hydrogels להזרקה מבוסס משקם ויישומה בתרבות תא תלת-ממד

The protocol presents a facile, efficient, and versatile method to prepare chitosan-based hydrogels using dynamic imine chemistry. The hydrogel is ...

Chemistry

3D Hydrogel Scaffolds for Articular Chondrocyte Culture and Cartilage Generation

Human articular cartilage is highly susceptible to damage and has limited self-repair and regeneration potential. Cell-based strategies to engineer cartilage tissue offer a promising solution to repair articular cartilage. To select the optimal cell source for tissue repair, it is important to develop an appropriate culture platform to systematically examine the biological and biomechanical differences in the tissue-engineered cartilage by different cell sources. Here we applied a three-dimensional (3D) biomimetic hydrogel culture platform to systematically examine cartilage regeneration potential of juvenile, adult, and osteoarthritic (OA) chondrocytes. The 3D biomimetic hydrogel consisted of synthetic component poly(ethylene glycol) and bioactive component chondroitin sulfate, which provides a physiologically relevant microenvironment for in vitro culture of chondrocytes. In addition, the scaffold may be potentially used for cell delivery for cartilage repair in vivo. Cartilage tissue engineered in the scaffold can be evaluated using quantitative gene expression, immunofluorescence staining, biochemical assays, and mechanical testing. Utilizing these outcomes, we were able to characterize the differential regenerative potential of chondrocytes of varying age, both at the gene expression level and in the biochemical and biomechanical properties of the engineered cartilage tissue. The 3D culture model could be applied to investigate the molecular and functional differences among chondrocytes and progenitor cells from different stages of normal or aberrant development.

Cartilage repair represents an unmet medical challenge and cell-based approaches to engineer human articular cartilage are a promising solution. Here, we describe three-dimensional (3D) biomimetic hydrogels as an ideal tool for the expansion and maturation of human articular chondrocytes.

3D Hydrogel פיגומים למפרקים הכונדרוציטים תרבות וסחוס דור

Human articular cartilage is highly susceptible to damage and has limited self-repair and regeneration potential. Cell-based strategies to engineer ...

Synthesis of Thermogelling Poly(N-isopropylacrylamide)-graft-chondroitin Sulfate Composites with Alginate Microparticles for Tissue Engineering

Injectable biomaterials are defined as implantable materials that can be introduced into the body as a liquid and solidify in situ. Such materials offer the clinical advantages of being implanted minimally invasively and easily forming space-filling solids in irregularly shaped defects. Injectable biomaterials have been widely investigated as scaffolds for tissue engineering. However, for the repair of certain load-bearing areas in the body, such as the intervertebral disc, scaffolds should possess adhesive properties. This will minimize the risk of dislocation during motion and ensure intimate contact with the surrounding tissue, providing adequate transmission of forces. Here, we describe the preparation and characterization of a scaffold composed of thermally sensitive poly(N-isopropylacrylamide)-graft-chondroitin sulfate (PNIPAAM-g-CS) and alginate microparticles. The PNIPAAm-g-CS copolymer forms a viscous solution in water at RT, into which alginate particles are suspended to enhance adhesion. Above the lower critical solution temperature (LCST), around 30 &#176;C, the copolymer forms a solid gel around the microparticles. We have adapted standard biomaterials characterization procedures to take into account the reversible phase transition of PNIPAAm-g-CS. Results indicate that the incorporation of 50 or 75 mg/ml&#160;alginate particles into 5% (w/v) PNIPAAm-g-CS solutions quadruple the adhesive tensile strength of PNIPAAm-gCS alone (p&#60;0.05). The incorporation of alginate microparticles also significantly increases swelling capacity of PNIPAAm-g-CS (p&#60;0.05), helping to maintain a space-filling gel within tissue defects. Finally, results of the in vitro toxicology assay kit, 2,3-bis-(2-methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl)-2H-tetrazolium-5-carboxanilide (XTT) and Live/Dead viability assay indicate that the adhesive is capable of supporting the survival and proliferation of encapsulated Human Embryonic Kidney (HEK) 293 cells over 5 days.

Synthesis of Thermogelling PolyN-isopropylacrylamide-graft-chondroitin Sulfate Composites with Alginate Microparticles for Tissue Engineering

An injectable tissue engineering scaffold composed of poly(N-isopropylacrylamide)-graft-chondroitin sulfate (PNIPAAm-g-CS)-containing alginate microparticles was prepared. The adhesive strength, swelling properties and in vitro biocompatibility are analyzed in this study. The characterization techniques developed here may be applicable to other thermogelling systems.

סינתזה של Thermogelling midi (N-isopropylacrylamide) מרוכבים -graft-כונדרואיטין סולפט עם אלגינט microparticles עבור הנדסת רקמות

Injectable biomaterials are defined as implantable materials that can be introduced into the body as a liquid and solidify in situ. Such materials offer ...

Gradient Strain Chip for Stimulating Cellular Behaviors in Cell-laden Hydrogel

Artificial guidance for cellular alignment is a hot topic in the field of tissue engineering. Most of the previous research has investigated single strain-induced cellular alignment on a cell-laden hydrogel by using complex experimental processes and mass controlling systems, which are usually associated with contamination issues. Thus, in this article, we propose a simple approach to building a gradient static strain using a fluidic chip with a plastic PDMS cover and a UV transparent glass substrate for the stimulation of cellular behavior in a 3D hydrogel. Overloading photo-patternable cell prepolymer in the fluidic chamber can generate a convex curved PDMS membrane on the cover. After UV crosslinking, through a concentric circular micropattern under the curved PDMS membrane, and buffer washing, a microenvironment for investigating cell behaviors under a variety of gradient strains is self-established in a single fluidic chip, without external instruments. NIH3T3 cells were demonstrated after observing the change in the cellular alignment trend under geometry guidance, in cooperation with strain stimulation, which varied from 15 - 65% on hydrogels. After a 3-day incubation, the hydrogel geometry dominated the cell alignment under low compressive strain, where cells aligned along the hydrogel elongation direction under high compressive strain. Between these, the cells showed random alignment due to the dissipation of the radical guidance of hydrogel elongation and the geometry guidance of the patterned hydrogel.

This article introduces a simple approach to providing non-continuous gradient static strains on a concentric cell-laden hydrogel to regulate cell alignment for tissue engineering.

מעבר צבע למתח שבב עבור מגרה בהתנהגויות הסלולר של הידרוג עמוסי תא

Artificial guidance for cellular alignment is a hot topic in the field of tissue engineering. Most of the previous research has investigated single ...

3D Magnetic Stem Cell Aggregation and Bioreactor Maturation for Cartilage Regeneration

Cartilage engineering remains a challenge due to the difficulties in creating an in vitro functional implant similar to the native tissue. An approach recently explored for the development of autologous replacements involves the differentiation of stem cells into chondrocytes. To initiate this chondrogenesis, a degree of compaction of the stem cells is required; hence, we demonstrated the feasibility of magnetically condensing cells, both within thick scaffolds and scaffold-free, using miniaturized magnetic field sources as cell attractors. This magnetic approach was also used to guide aggregate fusion and to build scaffold-free, organized, three-dimensional (3D) tissues several millimeters in size. In addition to having an enhanced size, the tissue formed by magnetic-driven fusion presented a significant increase in the expression of collagen II, and a similar trend was observed for aggrecan expression. As the native cartilage was subjected to forces that influenced its 3D structure, dynamic maturation was also performed. A bioreactor that provides mechanical stimuli was used to culture the magnetically seeded scaffolds over a 21-day period. Bioreactor maturation largely improved chondrogenesis into the cellularized scaffolds; the extracellular matrix obtained under these conditions was rich in collagen II and aggrecan. This work outlines the innovative potential of magnetic condensation of labeled stem cells and dynamic maturation in a bioreactor for improved chondrogenic differentiation, both scaffold-free and within polysaccharide scaffolds.

Chondrogenesis from stem cells requires fine tuning the culture conditions. Here, we present a magnetic approach for condensing cells, an essential step to initiate chondrogenesis. In addition, we show that dynamic maturation in a bioreactor applies mechanical stimulation to the cellular constructs and enhances cartilaginous extracellular matrix production.

צבירת Cell מגנטי גזע 3D והתבגרות Bioreactor להתחדשות סחוס

Cartilage engineering remains a challenge due to the difficulties in creating an in vitro functional implant similar to the native tissue. An approach ...

A Microfluidic Platform for Stimulating Chondrocytes with Dynamic Compression

Mechanical stimuli are known to modulate biological functions of cells and tissues. Recent studies have suggested that compressive stress alters growth plate cartilage architecture and results in growth modulation of long bones of children. To determine the role of compressive stress in bone growth, we created a microfluidic device actuated by pneumatic pressure, to dynamically (or statically) compress growth plate chondrocytes embedded in alginate hydrogel cylinders. In this article, we describe detailed methods for fabricating and characterizing this device. The advantages of our protocol are: 1) Five different magnitudes of compressive stress can be generated on five technical replicates in a single platform, 2) It is easy to visualize cell morphology via a conventional light microscope, 3) Cells can be rapidly isolated from the device after compression to facilitate downstream assays, and 4) The platform can be applied to study mechanobiology of any cell type that can grow in hydrogels.

This article provides detailed methods for fabricating and characterizing a pneumatically actuating microfluidic device for chondrocyte compression.

פלטפורמת מיקרופלואידיג לעירור כונדרוציטים עם דחיסה דינמית

Mechanical stimuli are known to modulate biological functions of cells and tissues. Recent studies have suggested that compressive stress alters growth ...

A 3D System for Culturing Human Articular Chondrocytes in Synovial Fluid

Cartilage destruction is a central pathological feature of osteoarthritis, a leading cause of disability in the US. Cartilage in the adult does not regenerate very efficiently in vivo; and as a result, osteoarthritis leads to irreversible cartilage loss and is accompanied by chronic pain and immobility 1,2. Cartilage tissue engineering offers promising potential to regenerate and restore tissue function. This technology typically involves seeding chondrocytes into natural or synthetic scaffolds and culturing the resulting 3D construct in a balanced medium over a period of time with a goal of engineering a biochemically and biomechanically mature tissue that can be transplanted into a defect site in vivo 3-6. Achieving an optimal condition for chondrocyte growth and matrix deposition is essential for the success of cartilage tissue engineering. 
 In the native joint cavity, cartilage at the articular surface of the bone is bathed in synovial fluid. This clear and viscous fluid provides nutrients to the avascular articular cartilage and contains growth factors, cytokines and enzymes that are important for chondrocyte metabolism 7,8. Furthermore, synovial fluid facilitates low-friction movement between cartilaginous surfaces mainly through secreting two key components, hyaluronan and lubricin 9 10. In contrast, tissue engineered cartilage is most often cultured in artificial media. While these media are likely able to provide more defined conditions for studying chondrocyte metabolism, synovial fluid most accurately reflects the natural environment of which articular chondrocytes reside in.
 Indeed, synovial fluid has the advantage of being easy to obtain and store, and can often be regularly replenished by the body. Several groups have supplemented the culture medium with synovial fluid in growing human, bovine, rabbit and dog chondrocytes, but mostly used only low levels of synovial fluid (below 20&#37;) 11-25. While chicken, horse and human chondrocytes have been cultured in the medium with higher percentage of synovial fluid, these culture systems were two-dimensional 26-28. Here we present our method of culturing human articular chondrocytes in a 3D system with a high percentage of synovial fluid (up to 100&#37;) over a period of 21 days. In doing so, we overcame a major hurdle presented by the high viscosity of the synovial fluid. This system provides the possibility of studying human chondrocytes in synovial fluid in a 3D setting, which can be further combined with two other important factors (oxygen tension and mechanical loading) 29,30 that constitute the natural environment for cartilage to mimic the natural milieu for cartilage growth. Furthermore, This system may also be used for assaying synovial fluid activity on chondrocytes and provide a platform for developing cartilage regeneration technologies and therapeutic options for arthritis.

A 3D system of culturing human articular chondrocytes in high levels of synovial fluid is described. Synovial fluid reflects the most natural microenvironment for articular cartilage, and can be easily obtained and stored. This system thus can be used for studying cartilage regeneration and for screening therapeutics for treating arthritis.

מערכת 3D עבור chondrocytes culturing האדם במפרק של נוזל סינוביאלי

Cartilage destruction is a central pathological feature of osteoarthritis, a leading cause of disability in the US. Cartilage in the adult does not ...

Generating Spheroids from Various Chondrocytes using Low-Adhesive Conditions under Gravity and Homemade Mini-Bioreactors

Cartilage repair in chronic joint diseases demands advanced cell-based therapies to regenerate damaged tissues effectively. This protocol provides a step-by-step method for differentiating induced pluripotent stem cells (iPSCs) into chondrocyte-based spheroids, supporting tissue engineering and cell therapy applications. The differentiation process is carefully structured to promote chondrogenic lineage commitment, beginning with iPSCs cultured in specific media that sequentially guide cells through critical stages of differentiation. Initially, iPSCs are expanded to reach optimal confluency before induction toward chondrogenic lineage using a series of defined media changes. By day 10, cells are transitioned to a chondrogenesis-promoting medium that enhances the formation of chondrocyte-like cells expressing key markers of mature chondrocytes. Further aggregation in 96-well agarose-coated plates leads to the formation of three-dimensional spheroids, which are then cultured in custom mini-bioreactors designed to simulate a microenvironment that encourages extracellular matrix (ECM) deposition. By enabling scalable production of chondrocyte spheroids that mimic native cartilage characteristics, this approach offers a promising, reproducible solution for developing cell-based treatments for cartilage defects, providing broad utility for clinical and research applications in musculoskeletal regenerative medicine.

This study describes a method for producing chondrocytic spheroids by aggregating cells into spheroids under low-adhesion conditions using gravity, followed by culturing the resulting spheroids in mini-bioreactors.

יצירת ספרואידים מכונדרוציטים שונים בתנאי הדבקה נמוכה תחת כוח הכבידה ומיני ביוריאקטורים תוצרת בית

Cartilage repair in chronic joint diseases demands advanced cell-based therapies to regenerate damaged tissues effectively. This protocol provides a ...