הקדמה: האתגר של תיקון קרטליג

קרטלגיל הוא רקמת חיבור מיוחדת המיישרת את הקצוות של עצמות במפרקים דיארתורודים, המספקת משטח נמוך וחלוק עומסים במהלך התנועה.בניגוד לרקמות רבות אחרות בגוף, לטרחוס יש יכולת מוגבלת עבור טיפול עצמי עקב אופי הנדסי תפקודי שלה ופעילות השיקום הנמוכה של התאים שלה, או דלקת מפרקים יעילה של דלקת מפרקים, כגון טיפול תרופתי או טראומה כרונית, או טראומה יעילה של סרטן צוואר הרחם, כגון טיפול תרופתי, או טראומה יעילה של סרטן צוואר הרחם.

טעינה מכנית מתייחסת לכוחות הפיזיים – דיכוי, מתח, וצעקה – הנישאים על טרחוס במהלך פעילויות יומיומיות כגון הליכה, ריצה, ויצירה משותפת. רחוק מלהיות נוסע פסיבי, טיפול מגיב באופן פעיל לכוחות אלה על ידי שינוי התנהגות סלולרית ויצירה מריצה.הת יישום הנדסי של טעינה פיזיולוגית הוכח כדי לשפר את ההבשלה של טיפול טרחוס, הן ברקמות וגילוי של מנגנונים מכניים ומכשירים, אשר נבדקים למנגנוני הטעינה, אשר הם ניסויים במנגנוני הטעינה.

הביומכניקה של קרטלאז'

כדי להבין כיצד טעינה מכנית משפיעה על התבגרות של פחמימות, יש קודם להעריך את המבנה ואת המאפיינים המכניים של עומסי Native cartilage. Articular cartilage מורכב ממטריקס חוץ צפיפות צפופה (ECM) עשיר בסוג II קולגן ופרוטגליקנס, בעיקר ggrecan.הרשת הקולגן מספקת חוזק רב, בעוד proteglycans מושך מים, יצירת זרם ייחודי של ג'ל סטריליקסידסטיקה.

במהלך הפיתוח, היווצרות טרחוס מתחיל עם מיזוג mesenchymal והתקדמות דרך שלבים של הבחנה סלולרית ו detracast deposition. טעינה מכנית מתנועות העוברות משקל לאחר הלידה צורות הארכיטקטורה והארגון zonal של cartilage. in theבוגר, מחזורי טעינה יומית הם הכרחיים כדי לשמור על matrix homeostasis. Immobilization מוביל to cartil atrophytrophytro, מופחתת sotraing יש צורך לחץ דם, לחץ על ידי אדפטציה, כלומר, לחץ דם, לחץ דם תנועה מכנית של חומר מכני או גירוי מכני.

כיצד לטעון את ההשפעה של התנהגות צ'נדרוציטים

צ'ונדרציטים הם תאים רגישים mechano שממירים אותות מכניים לתגובות ביוכימיות באמצעות תהליך המכונה mechanotransduction.כמה מסלולים מולקולריים מתווך המרה זו, כולל אינסטלינים, ערוצי יון, cilia ראשונית, ואת ממטריקס pericell. כאשר כוח מכני מכנה את הקרנית התא או ECM הסובב, אלה להפעיל חיישנים תאיים של אותות כיפורזת חלבונים.

המונחים: mechanotransduction Pathways

אחד ממנגנוני ה- mechanotransduction הטובים ביותר ב-chondrocytes כרוך הפעלתן של קידודי מיקוד באמצעות Integrins. אלה קולטנים טרנסמבריונים השייכים רכיבי ECM כגון מסלולי קולגן ו- fibronectin. , גורם טעינה מכנית גורם integrining וגיוס של חלבונים cytoskeletal, המוביל להפעלה של גנים מעורבים כגון חלבונים.

שינויים ב-Genan Expression הופקו על ידי טעינה

התגובה המיידית של טעינה מכנית רלוונטית מבחינה פיזיולוגית כוללת את הסגידה של רכיבי קידוד ECM כמו Aggrecan וסוג II קולגן.Hz בנוסף, טעינה מעוררת ביטוי של מתכת מתכת (MMPs) ו מעכביהם (TIMPs) באופן מאוזן, קידום מחזור ממטריקס ללא השפלה.

סוגי טעינה מכנית ואפקטים שלהם

מצבים שונים של טעינה מכנית יש השפעות נפרדות על הזדווגות טרחוס. בסביבה הפיזיולוגית, אימוני פחמימות הם שילוב של דחיסה, צריח ולחצים פילים.הבנת התרומות של כל אחד יכול להנחות את העיצוב של פרוטוקולי טעינה עבור הנדסת רקמות שיקום.

טעינה

קומפרסון הוא מצב הטעינה הדומיננטי במהלך משקל.כאשר משטחים משותפים מופעלים יחד, הקרוסלה עוברת עיוותים מורכבים, המוביל ללחץ נוזלים בין-דתי מוגברת וגירוש מים.נוזל זה יוצר פוטנציאל זורם ומייצרת אותות מכניים כי הם גם ממריצים על ידי chondrocytes.n.n.com הראו כי טעינה מחזורית בגודל בינוני (למשל, דחיסה של דחיסה 14%) דחיסה של דחיסה (D.

Shear Stress

מתח Shear עולה מתנועת החיתוך של משטחים articulating, בעוד הגודל של Shear מנוסים על ידי cartilage in vivo הוא נמוך יחסית בהשוואה לדחיסה, מחקרים מצביעים על כך שכוחות Shear יכולים לשנות חילוף החומרים chondrocytes. במערכות ביו-סיפרציה סיפקה גם את מעגל oscillatory Shear באמצעות זרימה נוזלית או פני השטח הוכח להגדיל את הסידן ולהגדיל את ביטוי traicicicicicicicragstereric.

מתח Tensile Stress

מתח Tensile מתרחש כרצועות ו נוטה למשוך על cartilage במהלך תנועה משותפת או כאשר רשת קולגן מתנגד נפיחות.טעינה טהורה של שתלים טרחוס או הפיגמנטים שנוצרו על ידי תאים גורמים לעשרות Elongation התאי ומפעילה טעינה משולבת עם אותות מכווצים מורכבים, אך לעתים קרובות ניתן לשפר את הדחיסה מסיבית של 5-15%, אך ניתן גם להגביר את הפחתת לחץ הדם, אבל יכול לשפר את הקשר המכוון.

אופטימיזציה של Parameters עבור Tissue Maturation

התגובה של העטיפה לטעינה מכנית תלויה מאוד בפרמטרים החלים: גודל, תדירות, משך ודפוסי טעינה.זיהוי המשטר האופטימלי לשיפור ההבשלה הוא תחום פעיל של מחקר.

דינמי לעומת Static Loading

ממצא עקבי לאורך מחקרים רבים הוא כי טעינה דינמי (cyclic או לסירוגין) הוא יותר אנבוליים מאשר טעינה סטטית. דחיסה סטטית נוטה לדכא סינתזת matrix על ידי גרימת עיוות מתמשך, מופחת diffusion תזונתי, והפעלה של מסלולים קטבוליים. בניגוד, טעינה דינמי מאפשרת תקופות התאוששות נוזל המאפשרת שחזור ותיקון תאים.

מקור: Load Magnitude and Duty Cycle

גודל המטען חייב להיות מכוונן בזהירות.עומס חסר ערך עשוי לא להצית תגובה, בעוד עומס יתר גורם דלקת ו ניוון. טווח טיפולי טיפוסי עבור זנים דחוס הוא 10-20%, עם מדגישים שיא סביב 1-10 MPa. מחזור החובה - יחס של טעינה על זמן-מה כדי מחוץ לשעות - גם בעיות לסירוגין לטעון עם bouts של (למשל, 1- 10 שעות ביממה) כדי לחקות את ההשפעות של עומס חום ארוך טווח ארוך של לחץ דם ארוך יותר עבור עומסים מתקדמים על פני זמן (R) כדי להפחית את ההשפעות על פני זמן לחץ דם ארוך טווח ארוך טווח ארוך יותר כדי למנוע את רמות לחץ דם ארוך טווח ארוך טווח ארוך יותר ויותר) כדי למנוע את הפחתת עומס על פני זמן לחץ דם ארוך (R) כדי למנוע את רמות לחץ דם ארוך יותר כדי למנוע LT) כדי למנוע התקפי ארוך (Ric) כדי למנוע LT) כדי למנוע דחוס של זמן לחץ דם ארוך טווח ארוך טווח ארוך טווח ארוך יותר כדי למנוע התקפי ארוך (R) כדי למנוע התקפי לחץ דם ארוך טווח ארוך יותר של זמן מנוחה (Ric) כדי למנוע התקפי חום ארוך יותר כדי למנוע התקפי לחץ על פני זמן לחץ על פני זמן לחץ על פני זמן לחץ על פני זמן לחץ על פני זמן לחץ על פני זמן מנוחה (R.

יישומים ב-Tissue Engineering

עקרונות הטעינה המכנית מוחלים ישירות בהנדסת רקמות טרחוס כדי לקבוע מראש מבנים לפני השתלה. ביולוגיים המספקים דחיסה מבוקרת, Shear, או היתוך משמשים כדי לשפר את התכונות הביוכימיות והמכניות של cartilage ממונדס. לדוגמה, כלי קיר רוטט אשר משלבת דחיסות מינרלים נוזליים ומיקרוגרביטציה דינמיים, בעוד ביו-קומטריד חל על ידי חומרים לא-כימיים או רב-כיים הראו כי הם דומים יותר של מערכות של טיפוליות של סרטן ביתי.

עיצוב Scaffold גם אינטראקציה עם טעינה. paffolds עשויים פולימרים טבעיים (למשל, agarose, alginate, קולגן) או פולימרים סינתטיים (למשל, חומצה פוליגליקולית, PCL) משמשים לעתים קרובות.גודל poreoxy, קשיחות, וירידה ההשפעה על איך כוחות מכניים מועברים לתאי עצב לאחרונה כוללים שילוב של מולקולות רגישות ל- CCMD, בנוסף לגורמי לחץ דם מורכבים.

רלוונטיות קלינית: שיקום ופוסט-פציעות

בהגדרה הקלינית, טעינה מכנית רתומה באמצעות טיפול פיזי כדי לקדם ריפוי טרחוס לאחר פציעה או ניתוח.לדוגמה, לאחר עומס מיקרו-שבר או או אוסטאוצ'נדרל, תנועה פסיבית מבוקרת (CPM) שהוגדרה לאחר ניתוח הוכח לשפר את התוצאות על ידי מתן עומס עדין ומניעת עומסי טעינה נמוכה, תרגילים כגון הליכה, רכיבה על אופניים, ושחייה לעתים קרובות prescribed מוקדם התאוששות כדי לגרות ללא תזמון מוקדם, ללא לחץ דם מוקדם, כאשר הם יכולים להיות מופעלים מראש, תוך כדי תיקון מוקדם על פני תזמון מוקדם על פני תזמון מוקדם יותר מדי פעם.

עבור חולי אוסטאוארטיס, טעינה מכנית מתונה באמצעות פעילות גופנית היא הגנה. ניהול משקל ופעילות גופנית מתאימה להפחית את הכאב המשותף ואת התקדמות המחלה האיטית על ידי שמירה על טיפול ביתי.converse, High-act Activity with malalignment מאיץ את ה ניוון.הבנת התפקיד של טעינה מכנית ב cartilage maturation מספקת את הבסיס המדעי להנחיות קליניות אלה.

כיוונים עתידיים ואתגרים

למרות עשרות שנים של מחקר, כמה פערים נשארים בהבנה של עומס מכני אופטימלי עבור הזדווגות טרחוס. בודדים גמישות - גיל, מין, היסטוריה פציעה - משפיע על רגישות מכנית. משטרי טעינה אישיים המבוססים על גיאומטריה ספציפית לחולה דפוסי פעילות יכול לשפר את המטענים המכניים של ניתוח מכני של הנדסה משולבת, ניתוח אלמנטים מכניים של הנדסה משולבת משמש כדי לחזות רקמות פנימית, אשר עשוי להיות יעיל פרוטוקולים ביולוגיים מורכבים, כלומר, כי הם מעורבים, כלומר, כמו גם גורמים אחרים של טיפול פסיכולוגי, כי הם גורמים.

טכנולוגיות מתפתחות כמו אורגן-on-a-chip ו- 3D ביו הדפסה מציעים פלטפורמות חדשות כדי ללמוד mechanobiology ו הפרמטרים טעינה מסך. מכשירים מיקרופלודיים יכולים ליישם כוחות מדויקים למיקרו-טרידומים ולעקוב אחר תגובות סלולריות בזמן אמת.

מסקנה

טעינה מכנית היא גירוי חזק והכרחי עבור התבגרות רקמות פחמימות.מפיתוח עוברי לתחזוקה לאחר הלידה, כוחות פיזיים מעצבים את המבנה והתפקוד של cartilage.המנגנונים התאיים העומדים בבסיס mechanotransduction - עוגן inegrin, סידן influx, ו cilium de Engineeringation - עד שגורם הגנה מכני לביטוי גנים ו- matrixthesis.