Long-Term Intermittent Compressive Stimulation Improves the Composition and Mechanical Properties of Tissue-Engineered Cartilage
Notice bibliographique
Résumé
Tissue engineering of articular cartilage is a promising alternative for cartilage repair. However, it has been difficult to develop tissue in vitro that mimicks native cartilage. Cartilaginous tissue formed in vitro does not accumulate enough extracellular matrix, is deficient in collagen, and possesses only a fraction of the mechanical properties of native cartilage. In this study, we investigated whether long-term intermittent compressive stimulation would improve the quality of the generated tissue. Chondrocyte cultures were established on the surface of porous calcium polyphosphate substrates and allowed to form cartilaginous tissue. In vitro-formed tissues were subjected to different stimulation protocols for 1 week. The optimal mechanical stimulation parameters identified in this short-term study were then applied to the cultures for up to 4 weeks. Mechanical stimulation applied at a 5% compressive amplitude at a frequency of 1 Hz for 400 cycles every second day resulted in the greatest increase in collagen synthesis (37 +/- 9% over control) while not significantly affecting proteoglycan synthesis (2 +/- 8% over control). This condition, applied to the chondrocyte cultures for 4 weeks, resulted in a significant increase in the amount of tissue that formed (stimulated, 2.4 +/- 0.2 mg dry wt; unstimulated, 1.61 +/- 0.08 mg dry wt). Stimulated tissues contained approximately 40% more collagen (stimulated, 590 +/- 58 microg; unstimulated, 420 +/- 42 microg), and 30% more proteoglycans (stimulated, 393 +/- 34 microg; unstimulated, 302 +/- 32 microg) as well as displaying a 2- to 3-fold increase in compressive mechanical properties (maximal equilibrium stress: stimulated, 10 +/- 1 kPa; unstimulated, 5 +/- 1 kPa; maximal equilibrium modulus: stimulated, 80 +/- 23 kPa; unstimulated, 24 +/- 6 kPa). The results of this study demonstrate that intermittent mechanical stimulation can increase collagen synthesis and, when applied over a 4-week period, can accelerate extracellular matrix accumulation as well as improve the material properties of the developed tissue. Interestingly, only short periods of mechanical stimulation (6 min every second day) were needed to affect the quality of cartilaginous tissue formed in vitro.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».