Fonksiyonel, kalın dokular yenidenjeneratif tıpta merkezi bir hedef olarak kalır.Derin gibi ince dokular, daha büyük yapılar - kalpli yamalar, karaciğer lobları veya böbrek segmentleri - oksijen ve besinleri sunmak için işlevsel bir mikrovaskül oluşturur ve atıklar kaldırmak için sabit bir ortam sunar. Bioreactors, biyolojik olarak sertleştirici bir şekilde ortaya çıkan bir faktör olarak ortaya çıkararak, biyorejik bir sinir bozucu davranışın bozulması için temel bir araç haline gelir.
Biyoreactors'da Shear Stresinin Akışkanları
Shear stresi, bir biyoreactor bağlamında, hareket eden bir sıvı (kültür medyası) tarafından kullanılan bir hareket ışığı (örneğin, hücreler veya bir şüphelinin yüzeyindeki matematiksel olarak, sıvının dinamik vizolojisi olarak tanımlanır ve ⁇ u/ ⁇ y)|[tr|Dışkanlık oranı) bu fiziksel baskıdan ve statiksel etkilerden ayrıdır.[Dönetici).[Döneticileri değiştir][Dönetici).
Biyoreactor içinde akrep rejim - laminar veya çalkantılı -dramatik olarak WSS dağıtımını etkiler. Laminar akışı, düşük bir Reynolds numarası ile karakterize edilir (Re < 2000 for internal flows), tahmin edilebilir ve spinner flasks içinde karıştırılır ve bazen ilk hücreli ve hız dalgalanmaları ile yapılır.
Farklı biyoreactor konfigürasyonları farklı hearptal stres profillerini üretir.ETHFLT:0)Perfüzyon biyoreaktörleri ) pompa medyası doğrudan 3D scaffoldular tarafından uyarılır.[DDD konfigürasyonu, akış hızının en doğrudan kontrole, bir WSS oluşturmak için modlu bir akış alanına, potansiyel olarak düşük boşluklara bağlı olarak yüksek çözünürlükte bulunan küçük bir ortamdan kaynaklanan yüksek çözünürlükte ortaya çıkan bir ortamdan kaynaklanmış bir şekilde, yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte bulunan bir ortamdan dolayı ısıtılabilir.
Endothelial Mechanosensing: The Primary Interface
Shear stresinin biyolojik etkisi, mekanik devrelerin biyokimyasal sinyallere dönüştüğü süreç tarafından medyaya aktarılmaktadır. Endothelial hücreler (ECs), tüm kan damarlarını hattı, temel algılama cihazı hücre yüzeyinde birkaç ilgili bileşeni içerir.
Glycolyx
Glycocalyx, proteoglycans bir tabakadır, glycoproteinler ve glycosaminon endotel hücreleri üzerinde incelenebilir. Yüksek performanslı veya enflamatuar ortamlarda meydana gelen, yüksek havalimanları ve hücrenin akış altında şekillenme yeteneğidir.Bu, sıklıkla patolojik yeniden modellemeye yol açar.
İlk Cilia
İlk cilia, özellikle düşük veya rahatsız edilen akış bölgelerinde, nitrik oksit (NO) ve gen ekspresyonu altında, birincil cilia genellikle yüksek akış bölgelerinde yeniden yönlendirilir.
Membran Receptor Kompleksleri
Biyoçeşitlilikli sonlu hücre yüzeyindeki karmaşıklık, [Dönetici:0)PECAM-1) (Platelet Endothelial Hücre Eşlemesi) 2).Ne zaman omur stresi uygulanırsa, PEFLT:2.
Intracellular Signaling and Transcriptional Regulation
Bu sensörlerin alt noktası, hear stresi, OKT'nin üretimini aktive eder: 0PI3K/Akt yol kenarında, sonsuzluk faktörünün kapatılmasına yol açar:2.Kruppel-like faktör 2 (eNOS) ve NO'nun üretimi güçlü bir vasodilatördür ve bir anahtar pro-angiojenik molekülü yaratır.
Biphasic Dose-Response: Optimal vs. Pathological Shearic
Shear stres büyüklüğü ve damar oluşumu arasındaki ilişki doğrusal değildir, ancak biphasic. sağlam anjiyoloji ve gemi maturasyonunu teşvik eden, hangi damar gelişiminin dışında, sağlam bir anjiyogenez ve gemi maturasyon sağlayan bir pencere vardır.
Vascular Formasyon için Altın Ayılar Bölgesi
Laminar hear stresin seviyesi, genellikle akış yönünde, tanımlanmış bir ülmen ile boru yapıları oluşturmak için kritik bir adım.Bu hear aralığı, matrix metalal akans üretimini güçlü bir şekilde teşvik eder (MMP) ve bu koşullar altında, endotelyal hücrelere yol açma yönünde, aynı zamanda ürperticilerin ve ürperatiflerin üretimine daha iyi bir adım atar.
Vascular Hasarının Mekanikleri Abnormal Shear
Herhangi bir zamanda, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte (>50 dyn/cm2) [Dönemli) travmatik, mekanik travmaya neden olabilir, endotel hücreli bir hücreye yol açabilir.
Rejeneratif Tıp ve Hastalık Modelleme Uygulamaları
Shear stresi program yeteneği doğrudan preclinical modellerde ve organ-on-a-çip platformlarında mühendislere ait dokuların performansını artırmak için tercüme eder.
Transplantasyon için ön-Vascularing Tounds for Transplantasyon
Kaloritmalı dokular oluşturmakta olan başlıca engellerden biri, ev sahibi dolaşım sistemi ile hızlı anastomozis (bağış) sağlamaktır. Biyoreactor içinde işlevsel bir mikrovasküler ağ sağlayarak, implantı istila etmek için gereken zaman büyük ölçüde azaltılır.
- [FONT:0)Cardiyak Patches:[Dönetici:[Dönetici:0)) Perfüzyon biyoreactors ki kalbimin mekanik çevresini taklit eden - pulsatile akışı ile döngüsel olarak genişletildi - yoğun olarak damarlanmış kardiyak yamalar üretmek için kullanılmıştır.Bu yamalar hızla entegre edilir ve kalbimi tedavi etmek için kullanılır.
- [FONT:0)Liver Tound Constructs:[Döneticileri:[Döneticileri) Canlı sinüsoidler doğal olarak farklı bir düşük işitmeye maruz kalıyorlar, yüksek hacimli bir ortam. Bioreactors bu özel akış profili yeniden üretmek için tasarlanmışlardır, endotel hücreleri ile birlikte birincil heratosit kültürünü etkinleştirmiştir, istikrarlı, albümin üreten karaciğer organoidleri fonksiyonel bir şekilde bealiculi ile ortaya çıkar.
- [FONT:0]Bone Grafts:[Dönetici:[Dönetici] Shear stresi sadece gemi oluşumu değil, aynı zamanda mesenchymal kök hücrelerinin (MSCs) refüzyon biyoreactors ki WSS'yi teşvik eden, yüksek mineralize, vasküler kemik yapıları da, daha fazla entegre edilmiş erüpsiyonel kusurlar haline getiren.
[FONT:0) perfüzyon biyoreactor tasarımındaki ilerlemeler[Dönetici:0) Her iki kemik ve damar bölmelerini tek bir yapı içinde üretmeye odaklanmıştı.
Organ-on-a-Chip için modeller
Mikrofluidic perfüzyonun hassaslığı, organ-on-a-çip platformları yüksek oranda damarizasyon üzerinde yoğunlaşan stres etkilerini incelemek için ideal kılar. Bu cihazlar, endotel hücreleri ile birlikte, genellikle diğer organ-özel hücrelerle (örneğin, kardiyositler, nöronlar).
- [FONT:0]Biyolojik Fidelity:[Dönetici:[Dönetici:0) Bu çipler kan-beyin bariyerinin veya glomerular filtrasyon bariyerinin statik Transwell'den daha iyi hale getirilmesini sağlayabilir.
- [FONT:0)Angiogenesis Assays: Laboratuvarlar-on-çipler, araştırmacıların kontrol edilen akıtın (örneğin, VEGF) varlığında kontrol edilen akışta kimyasal bir gradient (örneğin, VEGF) kurmalarına izin verir.
- [FONT:0)Disage Modeling:[Dönetici:[Dönetici: 0) Endothelium'u patolojik akış modellerine maruz bırakmak (örneğin, bir stenotic kanaldan rahatsız edilen akış), araştırmacılar aterosclerozun veya sızdıran bir oksidasyonun başlatılmasını modelleyebilirler, antiangiojenik veya damar normalleştirici ilaçlara bir platform sağlayabilirler.
Bu platformlar, fizyolojik bir ilgiye ulaşmada mekanik güçlerin kritik rolünü vurgulamaktadır.
Shear Streslerini Takip Etmek İçin C ⁇ Yaklaşımları
3D şüpheli geometrilerin karmaşıklığı ve WSS'yi deneysel olarak hücresel ölçeklendirmenin zorluğu göz önüne alındığında, hesaplama modelleme biyoreactor tasarımı için vazgeçilmez bir araç haline geldi.
C ⁇ Akışkanlar Dinamik (CFD)
CFD yazılımlar, hız ve hear stres alanlarını herhangi bir biyoreactor veya scaffold geometrisi içinde simüle edebilir.Saffold porosity, pore büyüklüğü ve medya viskosity, araştırmacılar, inşaat için perfüzyon sistemlerinin tasarımını tahmin edebilir.Bu, damarlı kemik mühendisliği için baskılı tasarıma izin verir).
Makine Öğrenme ve Adaptif Kontrol
Bir sonraki sınır, biyoreactors'un kapalı-loop kontrolüdür. Gerçek zamanlı sensörleri (örneğin pH, pO2, glukoz, lactate) makine öğrenme algoritmaları ile, gelecekte biyoreactors, en iyi angiojenik aralıkta WSS'yi korumak için dinamik olarak ayarlayabilir. Örneğin, bir doku büyüdükçe, göz ardı edilebilir alanlar, yeni matrix ve gemilerle occize edilir ve yerel WSS'yi değiştirmek için uyarlanabilir kontrol sistemi etkinleştirebilir.
Klinik Çeviri Yolunda Meydanlar
Önemli ilerlemeye rağmen, Shear-stress koşullu damar ağları rutin bir klinik gerçeklik haline gelmeden birkaç zorluk kalır.
Scalability and Manufacturing
Bir ince, medya tarafından kullanılabilir bir gözlemleyiciden, kalın, organ büyüklüğündeki bir yapı, büyük bir mühendislik engeli için uygun olmayan bir hale gelir. Biyoreactor için kullanılan malzemeler tekrarlanan biyoenerjikleştirme ile ilgili son derece zorlaşabilir ve uygun şekilde uyumsuz bir şekilde karşılaştırılabilir.
Dinamik Akış ve Mekanik Cues
Mevcut çalışmaların çoğu sürekli, tek yönlü akış kullanır. Ancak, vücutta kan akışı pulsatile ve genellikle bir biyorektöre kadar güvenilirdir (systole/diastole). Gelişen kanıtlar gerçekten işlevsel arterlerin ve erkan akışların frekansının ve amplifikasyonunun, doğru arter-venöz spesifikasyonları stabilize ettiğini göstermektedir.
Host Vasculature ile bütünleşme
En iyi bilinen mikrovezeler bile hasta dolaşımına en iyi şekilde bağlanırlar. Bu işlem, inoskülasyonu bilinen, implantın altında implant ve önceden bilgilendirilmiş ağın altında implantın kaldırılmasına yardımcı olur. Ev sahibi yanıt, retorik olmayan moleküllerin varlığı ve son derece rahatsız edici bir şekilde tekrarlama işlemine yol açar.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Akışkan hear stres ve damar morfogenesi arasındaki etkileşim, kalın-tralınma için gerekli olan bir parametredir.Sağlı hear stressiz tasarımları, araştırmacılar geçişini dinamik, fonksiyonel organ yedekleri oluşturmak için üst düzeye çıkarmak için yeteneği kazanırlar.Demoktif olmayan kontrol teknolojileri için gerekli olan doğru hear stres rejiminin ilkelerine - temel olarak yüksek veya çok daha düşük - statik doku yapılarını dinamik, fonksiyonel organ yedekleri oluşturmak için anahtarlar kazanırlar.