Shear Flow--Osteoinductive Stimulus for bone Engineering

剪切流--骨工程的骨诱导刺激

基本信息

项目摘要

Bone marrow stromal stem cells (BMSCs) are multipotent progenitor cells that have great potential as an osteoinductive and osteogenic component for engineered bone tissue. Incorporation of these cells into clinically effective graft materials relies on the establishment of in vitro culture techniques that can direct expansion and preferential differentiation into the osteoblastic lineage. Successful techniques would lead to the creation of a bone-like tissue replete with osteoconductive and osteoinductive factors to stimulate host integration and remodeling. Building on our evidence that BMSCs are mechanosensitive and that flow stimulates phenotypic markers of osteoblastic maturation, we seek to understand how flow modulates phenotypic markers. The specific aims of this project involve systematic evaluation of three complementary components of a perfusion strategy. 1) Characterize the effect of shear stress magnitude and mass transport rate on expression of phenotypic markers of osteoblastic differentiation. 2) Assess the impact of intermittent flow strategies on osteoblastic differentiation. 3) Characterize the effect of adhesive ligand activity on differentiation and probe for synergy with shearing flow. The proposed studies - involving osteoprogenitor cells suitable for bone tissue engineering applications -will be performed under well-characterized conditions in a parallel-plate flow chamber to identify osteoinductive transport effects of perfusion, establish benchmarks of osteoblastic differentiation, and determine effective culture strategies. These findings will be used to predict optimal culture conditions for osteoblastic differentiation of BMSCs within perfused 3D scaffold geometries, with the goal of producing engineered bone tissues suitable for clinical testing.
骨髓基质干细胞(BMSC)是多能祖细胞,具有巨大的潜力,作为工程骨组织的骨诱导和成骨成分。将这些细胞纳入临床有效的移植物材料依赖于建立体外培养技术,这些技术可以将扩张并优先分化为成骨细胞谱系。成功的技术将导致创建具有骨传导性和骨诱导因子的骨状组织,以刺激宿主的整合和重塑。基于我们的证据表明BMSC是机械敏感的,并且流动 刺激成骨细胞成熟的表型标记,我们试图了解流动如何调节表型标记。该项目的具体目的涉及对灌注策略的三个互补组成部分的系统评估。 1)表征剪切应力幅度和质量传输速率对成骨细胞分化表达标记的表达的影响。 2)评估间歇性流策略对成骨细胞分化的影响。 3)表征粘合剂配体活性对剪切流的协同作用的分化和探针的影响。 拟议的研究 - 涉及适合骨组织工程应用的骨基源细胞 - 将在平行板流动室中良好的条件下进行,以识别灌注的骨诱导转运效应,建立成骨细胞分化的基准,并确定有效的培养策略。这些发现将用于预测灌注3D支架几何形状中BMSC的成骨细胞分化的最佳培养条件,目的是生产适合临床测试的工程骨组织。

项目成果

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数据更新时间:2024-06-01

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