Bioreattore di cartilagine artificialeè un dispositivo per la culturizzazione e il mantenimento dei condrociti articolari umani e può essere utilizzato per studiare la biologia della cartilagine ed esplorare i trattamenti. Si compone generalmente di più strati di componenti, tra cui una camera di cultura cellulare, sistema di circolazione dei fluidi, sensore di pressione e controllo della temperatura. Il suo principio fondamentale è la cultura del tessuto cartilagine articolare su una matrice artificiale permeabile, porosa, elastica e promuovere la sua crescita e sviluppo attraverso stimoli fisiologici simulati come movimento articolare, pressione e taglio fluido. I suoi componenti principali includono una camera di cultura, matrice artificiale, sensore di pressione, pompa fluida e sistema di controllo.
Bioreattore di cartilagine artificialeil metodo operativo comprende principalmente i seguenti passaggi:
1. Preparazione:
Preparazione cellulare: ottenere cellule di seme come condrociti o cellule staminali stromali del midollo osseo. Le cellule staminali stromali possono, ad esempio, essere isolate dal midollo osseo porcina e indotte a differenziarsi verso i condrociti utilizzando uno specifico mezzo e fattori di induzione.
Preparazione del ponteggio: selezionare un ponteggio adatto, come la cartilagine allogeneica microparticella decellularizzata matrice o β-tricalcio fosfato. Per preparare la cartilagine allogenea microparticella matrice decellularizzata, prima estrarre microparticelle dalla cartilagine allogeneica, quindi rimuovere i componenti cellulari attraverso la decellularizzazione mantenendo la struttura della matrice.
2. Montaggio:
Combinare le celle preparate e il materiale ponteggio. Ad esempio, mescolare le cellule staminali stromal del midollo osseo indotte del midollo con la matrice decellularizzata della cartilagine allogeneica e modellarle in un costrutto cilindrico con la colla di fibrina.
3. Cultura:
Posizionare il costrutto cellulare-scaffold assemblato nel bioreattore. Il bioreattore simula l'ambiente congiunto-cavità e fornisce temperatura, umidità, nutrienti, stimolazione meccanica e altre condizioni.
Durante la cultura, regolare e ottimizzare i parametri del bioreattore come necessario, ad esempio controllando la composizione media e la portata e regolando la frequenza e l'intensità della stimolazione meccanica.
4. Monitoraggio e valutazione:
Monitorare e valutare regolarmente la cartilagine dei tessuti coltivati, tra cui la crescita cellulare, la struttura dei tessuti e le proprietà meccaniche. I metodi di valutazione possono includere microscopia, colorazione istologica e test biomeccanici.
5. Applicazione:
Dopo la cultura del bioreattore, rimuovere la cartilagine lavorata a tessuto maturo per la riparazione di difetti cartilagine articolari o altri trattamenti clinici correlati. Il tessuto di cartilagine coltivata può, ad esempio, essere impiantato in un difetto di cartilagine del ginocchio del paziente per ripristinare la normale funzione articolare.