Mach-1可用作培養箱內部和無菌控制環境中的體外機械刺激設備。機械刺激可以調節細胞或組織 培養物中的合成代謝或分解代謝過程。該測試儀上靈活的用戶友好軟件以及100 nm位移分辨率和 0.1 mN力分辨率,并且在組織工程研究中具有重要的實踐意義。
在這項研究中, 測試儀組件的通用性及其復雜靈活的軟件使我們能夠:1)刺激組織基質的合成和組裝,以及2) 引起結構損壞,隨后進行修復或逐步降解,后者是一種骨關節炎跡象。我們假設:高負荷的機械 負荷可能會對軟骨細胞外基質造成損害,這可通過負荷的組織外植體中膠原蛋白變性的增加來反 映。生理動態負荷可以調節II型膠原的合成,這由其c-前肽CPII的含量反映出來。
軟骨盤分離后兩天以單軸無側限壓縮方式進行體外加載。 將成對的軟骨盤轉移到裝有培養基的無 菌動態壓縮室中,然后將其安裝在培養箱中的測試儀上。根據所需的效果(降解或刺激)軟骨盤 受到不同的加載方案。 降解負荷方案是振幅為250 m的40個循環,速度為100 m/s,而刺激方案 是連續5天每天1小時內10次振幅為100 m的拐角/釋放。
在組織培養箱內使用Mach-1進行的高振幅加載方案不會改變完整的全層軟骨/骨外植體的細胞活力 (綠色=活細胞,紅色=死細胞)。 使用高振幅加載方案顯示峰值應力在2-4 MPa之間。 此壓縮載 荷的40個循環誘發載荷樣本中降解的膠原蛋白的增加。較長持續時間的較小壓縮幅度可刺激膠原 蛋白的合成,這表明電勢需要機械刺激才能在體外產生組織。 案例研究
Mach-1可用于將機械刺激地施加到標準組織培養箱中的活組織上。它特別適用于組織工程應用中,在 這些應用中,可以優化加載程序以對組織的代謝和生長產生預期效果。
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