Alternate soaking enables easy control of mineralized collagen scaffold mechanics from nano- to macro-scale
Notice bibliographique
Résumé
The mechanical properties of biologic scaffolds are critical to cellular interactions and hence functional response within the body. In the case of scaffolds for bone tissue regeneration, engineered scaffolds created by combining collagen with inorganic mineral are increasingly being explored, due to their favourable structural and chemical characteristics. Development of a method for controlling the mechanics of these scaffolds could lead to significant additional advantages by harnessing the intrinsic mechnotransduction pathways of stem cells via appropriate control of scaffold mechanical properties. Here we present a method for controlling the macroscale flexural modulus of mineralized collagen sheets, and the radial indentation modulus of the sheets' constituent collagen fibrils. Scaffolds were created starting with sheets of highly aligned, natively structured collagen fibrils, prepared via cryosectioning of decellularized tendon. Sheets underwent an alternate soaking mineralization procedure, with sequential exposure to citrate-doped calcium and carbonate-containing phosphate solutions, both of which included poly aspartic acid. The extent of scaffold mineralization was controlled via number of repeated mineralization cycles: 0 (unmineralized), 5, 10, and 20 cycles were trialed. Following scaffold preparation, ultrastructure, macroscale flexural modulus, and nanoscale indentation modulus were assessed. Surface architecture studied by SEM, and inspection of individual extracted fibrils by TEM and AFM confirmed that fibrils became increasingly laden with mineral as the number of mineralization cycles increased. Measurements of collagen fibril nanomechanics using AFM showed that the radial modulus of collagen fibrils increased linearly with mineralization cycles completed, from 215 ± 125 MPa for fibrils from unmineralized (0 cycle) scaffolds to 778 ± 302 MPa for fibrils from the 20 mineralization cycle scaffolds. Measurements of scaffold macromechanics via flexural testing also showed a linear increase in flexural modulus with increasing number of mineralization cycles completed, from 18 ± 7 MPa for the 5 cycle scaffolds to 156 ± 50 MPa for the 20 cycle scaffolds. The process detailed herein provides a way to create mineralized collagen scaffolds with easily controllable mechanical properties.
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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 ».