Биореактор суставного хряща— устройство для культивирования и поддержания человеческих суставных хондроцитов, применяемое для изучения биологии хряща и методов лечения. Обычно оно состоит из нескольких уровней компонентов, включая камеру культивирования, систему циркуляции жидкости, датчик давления и регулятор температуры. Основной принцип — культивирование суставной хрящевой ткани на проницаемой, пористой и эластичной искусственной матрице с имитацией движения сустава, давления, сдвига потока и других физиологических стимулов для роста и развития. Основные части включают культуральную камеру, искусственную матрицу, датчик давления, жидкостный насос и систему управления.
1. Подготовка:
Подготовка клеток: получите посевные клетки, например хондроциты или стромальные стволовые клетки костного мозга. Последние можно выделить, например, из костного мозга свиньи и индуцировать их дифференцировку в хондроцитарном направлении специальной средой и факторами.
Подготовка каркаса: выберите подходящий материал, например децеллюляризованный матрикс микрочастиц аллогенного хряща или β-трикальцийфосфат. Для получения первого варианта сначала извлекают микрочастицы из аллогенного хряща, затем удаляют клеточные компоненты, сохраняя структуру матрикса.
2. Сборка:
Соедините подготовленные клетки с каркасом. Например, смешайте индуцированные стромальные стволовые клетки костного мозга с децеллюляризованным матриксом микрочастиц аллогенного хряща и сформуйте цилиндрический конструкт с фибриновым клеем.
3. Культивирование:
Поместите собранный клеточно-каркасный конструкт в биореактор. Он имитирует среду суставной полости и обеспечивает подходящие температуру, влажность, питательные вещества, механическую стимуляцию и другие условия.
В ходе культивирования регулируйте и оптимизируйте параметры, например состав и скорость потока среды, частоту и интенсивность механической стимуляции.
4. Мониторинг и оценка:
Регулярно контролируйте и оценивайте выращиваемый тканеинженерный хрящ, включая рост клеток, структуру ткани и механические свойства. Можно использовать микроскопию, гистологическое окрашивание и биомеханические испытания.
5. Применение:
После культивирования извлеките зрелый тканеинженерный хрящ для восстановления дефектов суставного хряща или другого клинического лечения. Например, выращенную ткань можно имплантировать в дефект коленного хряща пациента для восстановления функции сустава.