簡介: 常見的外科的手術(shù)包括鑲嵌成形術(shù)、微骨折和自體軟骨細胞植入以促進關(guān)節(jié)軟骨再生， 這些程序依賴于新放置的組織和周圍天然軟骨之間的適當整合，以提供能夠減少關(guān)節(jié)過程中的剪切和抵抗軸向載荷的修復(fù)。有多種術(shù)后方案，包括固定和限制負重。為了更好地了解組織工程植入物引入后組織對載荷的反應(yīng)，我們開發(fā)了一種新型的體外實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)由橫向整合環(huán)結(jié)構(gòu)和軸向載荷多室生物反應(yīng)器組成。

方法：取自全膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)患者股骨髁承重區(qū)的關(guān)節(jié)炎人體軟骨。樣品按照奧爾巴尼醫(yī)學(xué)中心和倫斯勒理工學(xué)院 IRB 委員會批準的協(xié)議進行處理。使用前將組織保存在 4°C 的鹽水中。
靜態(tài)（未加載）對照樣品在具有軟骨細胞生長培養(yǎng)基的多孔板中于 37°C 培養(yǎng)。接受動態(tài)刺激的樣品被加載到生物反應(yīng)器中。與其通過施加負載來追求佳軟骨細胞表型的促進，不如選擇一種生理相關(guān)的方案，即 1 Hz 時的 10% 應(yīng)變。這些值對應(yīng)于先前研究中使用的峰值生理應(yīng)變估計值，其中包含生理負荷水平以及正常步態(tài)周期的步行步幅的平均頻率 。將這些樣品暴露于正弦軸向載荷下進行 6 次循環(huán)，即每天運動 1 小時，休息 1 小時，共 12 小時。生物反應(yīng)器 (MACH-1, Biomomentum, Laval, QC) *封閉在保持在 37°C 的培養(yǎng)箱中。
推出測試用于幫助量化樣品中橫向整合中的鍵強度。在推出測試期間，柱塞以 10 米/秒的速度下降，直到中心塞*從外圈上移開。將所得的峰值力在整個界面區(qū)域進行歸一化，以計算界面強度。零天對照樣品用于建立基線，以評估新組織生長僅對界面強度的影響，方法是在推出過程中隔離和減去塞子和環(huán)之間產(chǎn)生的摩擦力。在培養(yǎng) 1、4 和 6 周后計算樣品的原始界面強度，并從第 0 天控制中減去。
評估組織學(xué)樣品在橫向整合界面處的生物活性的視覺證據(jù)。處理后，使用 HM505E 低溫恒溫器（Microm. Walldorf，Germany）在 -20 oC 下獲得 12 µm 橫截面樣品，顯示中心塞和外環(huán)之間的整合區(qū)。在橫截面上取組織切片以突出中心塞和外環(huán)之間的界面空間。第 1、4 和 6 周的樣品用 H&E 和阿爾新藍染色。