Design and Validation of an Open-Source 3D Printable Bioreactor System for Ex Vivo Bone Culture
Notice bibliographique
Résumé
In Canada, osteoporosis is a prevailing skeletal disease that is underdiagnosed and undertreated, with an annual economic cost of $4.6 billion. Trabecular bone is widely understood to undergo modelling and remodelling in response to biochemical and mechanical loads during physical activity. Further insights into the adaptation process of bone could help clinicians improve prevention and treatment methods, including physical activity recommendations, and lead to increased bone health. Previous studies have successfully implemented a polycarbonate (PC) bioreactor system to study trabecular bone adaptation in response to biochemical and mechanical stimulation in long-term ex vivo bone organ culture. However, the PC bioreactors are expensive and difficult to fabricate and have been limited to testing bone cores with maximum dimensions of 5 mm x 10 mm (height x diameter), which is below recommended standards for bone compression testing. Recent advancements in additive manufacturing can reduce fabrication cost and difficulty and allow for high dimensional precision in 3D printed designs with biocompatible material options. Thus, the first objective of the presented research was to develop an open-source 3D printable bioreactor with the photopolymer MED610TM that addresses the PC bioreactors fabrication and bone core height limitations. The second objective was to test the role of the MED610TM material on cell viability and determine a cleaning and sterilization protocol for MED610TM in cell and tissue culture applications. Finally, the third objective was to validate the 3D printed bioreactor in an ex vivo bovine trabecular bone study with mechanical stimulation by measuring the change in apparent elastic modulus over 21-days. Collectively, this thesis demonstrated that 3D printed MED610TM bioreactors cleaned and sterilized with a sonication and autoclave protocol are suitable for ex vivo bone organ culture and can replicate trends in trabecular bone apparent elastic modulus found in previous studies. Recommendations for next steps are provided including adjustments to the bioreactor design and continued biocompatibility and validation testing.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».