Exploring Bone Cell Research Using Bone-on-a-Chip Models and Microfluidics: A Literature Review
Notice bibliographique
Résumé
Introduction: Organ-on-a-chip models are becoming popular due to its success in modeling human tissues and organs, to mimic human physiology and understand how diseases or drugs affect organs. Traditional 2-dimensional in vitro models are limited in recreating complicated bone structure and examining cell-cell interactions. Alternatively, bone-on-a-chip models establish biomimetic conditions to accurately recapitulate the complexity of the bone. However, bone-on-a-chip models as 3D culture systems do not accurately replicate the bone microenvironment. Rather, microfluidic devices allow for fluid control on a microscale or nanoscale level and the incorporation of fluid shear stress normally experienced by bone cells. The goal of this review paper is to summarize advancements to bone-on-a-chip models. Methods: Relevant articles were selected through a computerized search using GEOBASE and PubMED. Search terms included ‘microfluidic devices AND bones’, ‘organ-on-a-chip models’, ‘bone-on-a-chip models’, ‘PDMS AND bone regeneration’, ‘PolyHIPE AND bone regeneration’ and ‘bone scaffolds’. Results: Microfluidic chips are fabricated using soft lithography and poly-di-methyl siloxane (PDMS) which is a biocompatible, synthetic polymer that is used as a cell culture substrate but is too stiff to facilitate bone regeneration. Hydroxyapatite (HA), lined with PDMS, is commonly used, but the substrate degrades at a much slower rate. Moreover, β-tricalcium-phosphate (β-TCP) as a bone scaffold is both porous and degrades faster hence existing studies have used it to generate a dense extracellular matrix. Discussion: The studies examined in this paper highlight contributions made to scaffolds and microfluidics using bone-on-a-chip models. Notably, scaffolds must be osteoconductive to allow bone cells to adhere, proliferate and form an extracellular matrix on its surface and pore. While PDMS is both osteoconductive and biocompatible, its rigidity poses a concern. Both β-TCP and HA have capabilities for cell-mediated resorption and are more favourable substrates. Additionally, by incorporating microfluidics with bone-on-a-chip models, cells experience greater fluid shear stress similar to that of loading within the bone. Conclusion: In sum, advancements to bone-on-a-chip platforms are ongoing and the many published studies discussed in this paper aim to optimize both the design and materials used to create long lasting impacts on the rapidly growing field of cell and tissue engineering.
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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 | 0,002 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,013 | 0,015 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,001 |
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.
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 ».