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. Моделирование физиологических условий
Контроль газовой среды: биореактор создаёт среду с подходящими долями углекислого газа и кислорода, необходимую для нормального клеточного метаболизма.
Точный контроль pH: точное поддержание pH среды создаёт для суставных хондроцитов стабильное кислотно-основное окружение, благоприятное для роста и дифференцировки.
2. Механическая стимуляция
Разнообразные воздействия: многофункциональный костно-хрящевой биореактор может прикладывать вертикальное давление, сдвиг и другие механические стимулы, необходимые для формирования функциональной костно-хрящевой ткани.
Имитация нагрузки in vivo: моделируя силы, действующие на суставной хрящ в организме, биореактор помогает изучать поведение и ответы хондроцитов в физиологических условиях.
3. Содействие созреванию ткани
Созревание in vitro: моделируя физическую и механическую среду развития суставного хряща, биореактор способствует созреванию тканеинженерного хряща вне организма.
Секреция матрикса: под механическим воздействием клетки выделяют обильный внеклеточный матрикс, важный для создания физиологически функциональной хрящевой ткани.
4. Поддержка научных исследований
Исследование механизмов роста: биореакторы применяются для изучения роста и физиологической среды хряща in vivo и механизмов его роста при перфузии, механической стимуляции и других условиях in vitro.
Научные данные: сбор и анализ результатов после комбинированного воздействия на тканеинженерные конструкты даёт научную основу для изучения культивирования функционального васкуляризованного хряща.