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Enregistrement W2329027707 · doi:10.1055/s-0032-1319929

Optimization of Bioreactor Design for Normal Loading of Human Intervertebral Disks

2012· article· en· W2329027707 sur OpenAlexaffabout
Rahul Gawri, R. Althukair, Janet Moir, Peter J. Roughley, J.F. Ouellet, Thomas Steffen, Lisbet Haglund

Notice bibliographique

RevueGlobal Spine Journal · 2012
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueSpine and Intervertebral Disc Pathology
Établissements canadiensMcGill University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésIntervertebral diskDegeneration (medical)BioreactorBiomedical engineeringLumbarCartilageMedicineIntervertebral discAnatomyPathologyBiology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Introduction Intervertebral disk (IVD) degeneration is a common cause of back pain, which has a negative impact on the quality of life of the patient and is costly to the health care system. It is crucial to understand the interplay between mechanobiology, disk composition, and metabolism to understand the underlying cause of disk degeneration and to be able to study ways to regenerate the degenerate disk. To address such questions, a bioreactor has been developed that facilitates organ culture of intact human disks in a controlled dynamically loaded environment. The bioreactor is used in combination with an isolation method which maintains the integrity of the intervertebral disks by preserving the noncalcified part of the cartilage endplate. In this study, stress profilometry was used to evaluate optimal loading platen design for the bioreactor. Materials and Methods Human lumbar IVDs were obtained through organ donations via Transplant Quebec. The spines were assessed by X-ray to evaluate the degree of degeneration. Intact disks were prepared by parallel cuts through the adjacent vertebral bodies close to the end plates, and the remaining bone and the calcified part of the cartilage endplates were removed using a high-speed bone burr. Pictures of the disk were taken after processing and surface area was calculated with ImageJ software to calculate the load to be applied to generate pressures of 0.3 MPa and 0.6 MPa. Two platen sets were tested, full coverage of the whole disk and partial coverage of only the nucleus pulposus (NP) region. The disks were mounted between two platens and stress profiles were recorded at 0.3 MPa and 0.6 MPa static load. Vertical (V) and horizontal (H) stress profiles were generated for anterior-posterior (AP) and lateral diameters of the disk. Results In young and healthy isolated disks, stress profiles for full coverage and partial covering platens were very similar (Fig. 1) to the stress profiles generated from the same disk with intact vertebral bone. The stress profiles showed uniform distribution of load over the entire diameter of the disk, even when only the central part was loaded. As expected, degenerate specimens showed an uneven load profile with regions of perturbation, when loaded with full coverage platens. Loading the degenerate disks with partially covering platens resulted in very uneven load profiles and in failure of the cartilaginous endplates at the higher load. Conclusion A critical step in the development of a disk organ culture system that can be subjected to load is the validation of the various components of the bioreactor. We found that the choice of platens did not affect the load distribution in young and healthy but seemed to be critical when loading degenerate disks. The uneven load profiles obtained in degenerate disks using full coverage platens resembles the in vivo profiles published by McNally et al The similarities indicate that we are able to mimic an in vivo environment in degenerate samples using full coverage platens. Our findings indicate that the choice of load platen is critical to provide in vivo load conditions when studying degenerate disks in organ culture. The bioreactor provides an experimental platform useful to evaluate the potential for biologic repair over a range of loading conditions. It also provides a system where the effect of load magnitude and frequency on the onset of degeneration can be evaluated in healthy disks. Such knowledge is important for patient advice on lifestyle in general and for following a biological repair procedure. This bioreactor system provides a very useful tool to study the mechanisms of both degeneration and regeneration of human intervertebral disks. I confirm having declared any potential conflict of interest for all authors listed on this abstract Yes Disclosure of Interest None declared

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,009

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

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.

Tête enseignante Opus0,055
Tête enseignante GPT0,350
Écart entre enseignants0,295 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2012
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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