מבוא לאפקטים מכניים על ריפוי קשה

ההתחדשות של רקמות קשות כגון עצם וחוספס היא תהליך ביולוגי מורכב מושפע גורמים שונים.בין אלה, גורמים מכניים ממלאים תפקיד מכריע בקביעת ההצלחה של ריפוי רקמות, במיוחד בפגמים בגודל קריטי שבו ניוון טבעי אינו מספיק.הבנת כיצד כוחות, זנים, והסביבה הביומכנית מדגישה אינטראקציה עם רכיבי תא ותוספתן חיוני לפיתוח אסטרטגיות חדשניות לאחרונה ברקמות ושיש להם בדיוק את הגמישות פונקציונליות כדי להשיג ⁇ פונקציונליות גדולה כדי להשיג ⁇ פונקציונליות רבה.

הבנה של Defects

פגמים בגודל קריטי (CSDs) הם פציעות עצם או רקמות כי הם גדולים מדי כדי לרפא באופן ספונטני ללא התערבות. הגודל המדויק משתנה בהתאם לאתר אנטומי, מינים, וגיל של המטופל, אבל תכונה סימן ההיכר הוא כי הפגם לא יגשר עם היווצרות העצם חדשה על פני החיים של החיה או בתוך מסגרת זמן קלינית רלוונטית.

סיווג ורלוונטיות קלינית

CSDs מסווגים בדרך כלל על ידי גודל, מיקום, ואת נוכחות של נזק רקמות רך.לדוגמה, פגמים פלח עצמות ארוכות (למשל, מטומור, tibia) מעל 2-3 ס"מ נחשבים לעתים קרובות קריטי. בניתוח craniof, פגמים גדולים מ 1 ס"מ2 עשוי להיכשל לרפא.חוסר יכולת של פגמים אלה כדי regener באופן טבעי הוא עקב גיוס לא מספיק סלולרי, חוסר של דלקת מפרקים מעגלית, או שלילי, הם עדיין תופעות לוואי, אבל לא ניתן לרגישים, אבל.

תפקיד גורמים מכניים בהתחדשות של Tissue Regeneration

גירוי מכני משפיע על התנהגות התא, היווצרות ממטריקס חוץ סלולרי, וארגון רקמות.

  • (ב) ⁇ :0) ⁇ ⁇ : 1 (ב) כוחותיהם פעלו על רקמות במהלך תנועה או על משקל.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ ומצווה: 1FLT:1 העיוות שחווה רקמות תחת כוחות מכניים, אשר יכול להיות רבן, דחוס או Shear.
  • (ב) עיין:0 (ב) ,5 ,1) ,51: 1 (התנועה) בין-דתית דרך ממטריקס הרקמות, מה שהופך את הלחץ של הראר על תאים.
  • (ב) נוקשות:0 (ב) נוקשות מכנית של הסביבה התוספתית, המשפיעה על דבקות התא והבדלנות.

רמזים מכניים אלה מורגשים על ידי תאים באמצעות מסלולים mechanotransduction, המרת אותות פיזיים לתגובות ביוכימיות.בהתחדשות רקמה קשה, קלט מכני מתאים יכול לשפר את פעילות osteoblast ו chondrocyte, לקדם מטריקס deposition, אדריכלות רקמות מדריך.

השפעות על פעילות סלולרית

גורמים מכניים מנטרים תהליכים סלולריים כגון תפוצה, הבחנה ונדידת.לדוגמה, טעינה מכנית מתאימה יכולה לשפר את פעילות osteoblast, קידום היווצרות העצם. זן מדכא מעורר chondrogenesis ו cartilage matrix synthesis, בעוד זן Tenile יכול לנהוג נוטה וטרנסיגה לאחור.

מכונאים מפיצים

תאים חשים כוחות מכניים באמצעות אינסטלינס, קידוד מוקד, צפיציטוסטל, וערוצי יון.נתיבים אות מפתח כוללים את ה- MAPK cascade, Wnt /β-catenin, ו- hippo / YAP / Z. מסלולים אלה לווסת ביטוי גנים עבור סינתזה, מינרלים, vastation, ו-phic Endotalotaltial של תאים אלה יש שליטה מנגנונים מכניים של תאים ספציפיים.

אסטרטגיות כדי לייעל את הסביבה המכנית

הבנת כיצד גורמים מכניים משפיעים על חידוש רקמות מנחה את הפיתוח של טיפולים כמו עיצוב ספוג, פרוטוקולים פיזיקליים, ומכשירי גירוי ביומכני. גישות אלה נועדו לייעל את הסביבה המכנית כדי להקל על ריפוי במומים בגודל קריטי.

המונחים:

החלת כוחות ספציפיים כדי לעורר התחדשות ללא גרימת נזק היא אבן הפינה של התערבות ביומכנית. in orthopedics, אסטרטגיות כגון אולטרסאונד דל-רגישות הדופק (LIPUS), שדות אלקטרומגנטיים מותקפים (PEMF), ותרגולים מותחים מותאם אישית משמשים כדי לשפר את ריפוי העצם. מחקרים הראו כי טעינה דחיסה מחזורית בתדרים רלוונטיים מבחינה פיזיולוגית על פני עלייה הנקראת היווצרות ומינרלים במודלים במודלים של בעלי חיים.

עיצוב biomaterial Scaffold

יצירת פיגומים כי לחקות את המאפיינים מכניים טבעיים של רקמות קשיחות הוא אתגר מרכזי בהנדסת רקמות. פיגומים אידיאליים לספק תמיכה מכנית זמנית תוך מתן היווצרות רקמה חדשה.נוקשות חומרית, פורוזיות, וקצב ההשפלה חייב להיות מותאם כדי להתאים את רקמת היעד. עבור העצם, פיגומים מכניים עם המודולוס מכני של יאנג בטווח של 10-30 GPa לעתים קרובות הרצוי, אבל באופן מוגזם יכול לגרום חומרים פוליאומטיים להיות מהפך להיות מחוסנים עם מפוסטרים או מהפך צמחיים.

Bioreactors ותרבות דינמי

ביולוגי vitro החלים היתוך, דחיסה, או זרימה של Shear משמשים כדי preconed scaffolds לפני השתלת.מערכות התרבות הדינמיות האלה לשפר את יכולת התא, הפצה, ייצור ממטריקס חוץ סלולרי. עבור פגמים בגודל קריטי, מבנים מוקדמים כאלה הוכיחו אינטגרציה מעולה ומינרליזציה בהשוואה לתנודות התרבות סטטית.

טיפול גופני ועומס

פרוטוקולים לטיפול גופני פוסטאקטיביים אשר מגבירים בהדרגה את צריכת המשקל ואת טווח התנועה יכולים להשפיע באופן משמעותי על תוצאות הריפוי. מוקדם, טעינה מבוקרת מעוררת היווצרות העצם, בעוד אי-יציבות ממושכת מובילה לדיסאופורוזיס.בפרקטיקה קלינית, חולים עם CSDs לעתים קרובות עוברים שיקום מוכוון על ידי הערכות רדיוגרפיות ו ביומכניות.

בדיקות קליניות ודרכים עתידיות

השילוב של גורמים מכניים ברפואה רגנרטיבית כבר שיפר את התוצאות עבור מטופלים רבים, אבל אתגרים נשארים. משתנים ספציפיים לחולה (גיל, מצב מטבולי, גיאומטריה פגומה) דורשים התערבות מכנית מותאמת אישית.התקדמות במודל חישובי עכשיו לאפשר סימולציה של התפלגות מתח בתוך אתרי פגם, המאפשר אופטימיזציה של אדריכלות פיגוולד ופרוטוקולים טעינה.

טכנולוגיות מתפתחות

פיגומים חכמים עם חיישנים משובצים יכולים לפקח על כוחות מכניים ולשחרר גורמי צמיחה על הביקוש. 3D הביו הדפסה מאפשר ייצור של מבנים ספציפיים לחולה עם קשיחות גבוהה ונפיחות. מכשירים לביבש המספקים עומסים מכניים מדויקים נמצאים תחת חקירה לטיפול מבוסס בית. החידושים האלה מבטיחים לסגור את הפער בין הצלחה במעבדה ותרגום קליני.

אתגרים מרכזיים לכתובת

  • (FLT:0) סטוארדיזציה של פרוטוקולים מכניים: ההרחבה 1 (Autoph:1) פרמטרים של טעינה אופטימאלית ( ⁇ , amplitude, Duration) עבור סוגים שונים של פגם עדיין לא מוגדרים לחלוטין.
  • (FLT:0) עייפות והשפלה: חומרים 1FLT חייבים לשמור על תפקוד מכני כצורות רקמה חדשות ובסופו של דבר resorb ללא תופעות לוואי.
  • (FLT:0)Vascularization:FLT:1 ללא אספקת דם נאותה, גירוי מכני לבדו לא יכול לקיים רקמות גדולות מניבות.אסטרטגיות לקידום אנגיאונזיות תחת עומס מכני הן קריטיות.

מסקנה

גורמים מכניים הם חיוניים להנחות את ההתחדשות של רקמות קשות, במיוחד במקרים מאתגרים כמו פגמים בגודל קריטי.התקדמות בהבנה השפעות אלה ממשיכה לשפר את התרופות רגנרטיביות ואת תוצאות המטופל. על ידי שילוב mechanobiology עם הנדסה רבת ערך וטיפול גופני, רופאים יכולים ליצור סביבה ריפוי מותאם אישית אשר מקדם שיקום פונקציונלי.מחקר עתידי יחדד אסטרטגיות אלה באמצעות מודל ספציפי לחולה, חומרים חכמים, ומערכות בזמן אמת, ביצוע משוב אמין של מציאות מדומה.

(ב) לקרא עוד על mechanotransduction inעצם הריפוי, ראה את ה-FLT:0) הסקירה מקיפה זו של הסקירה מקיפה של מודלים פגומים בגודל קריטי זמינה:2herecioFLT 3: 3 (התפקיד של נוקשות ספוגה בגוון תאי גזע נדונה על ידי FLT:4in זה מחקר ציוני דרך:5hereirFLT:5:5herearchal)