Meziobratlové ploténky

6.615.3.3 Total Disc Replacement

podobnost existuje mezi IVD a pneumatiky se vzduchem z pneumatiky zastoupen NP a ocelové pásy zesílené gumové zastupuje AF. Kromě toho lze tuto podobnost rozšířit i na opravu IVD., V určitých situacích bude výhodné doplnit vzduch pneumatiky (jaderná výměna); v jiných situacích může být možné opravit otvor v pneumatice (Oprava AF) a nakonec jsou chvíle, kdy musí být vyměněna celá pneumatika (TDR). Je to konečná situace, ve které je herniace nebo degenerace AF natolik pokročilá, že jediný přístup NP nebo AF nemůže být účinný. Z tohoto důvodu je TDR v současné době vyšetřována.,

umělá TDR byla nedávno zavedena do klinické praxe ve Spojených státech se souhlasem FDA dříve diskutovaného zařízení Charité v roce 2004. Myšlenka kompozitního disku na bázi tkáně byla představena zveřejněním prvního kompozitního disku vytvořeného tkáněmi přibližně ve stejnou dobu.53 myšlenka, že celá IVD může být nahrazena tkáňovou strukturou, je ambiciózní díky složité struktuře IVD;rané studie však ukázaly slibné ECM a mechanické vlastnosti s kompozitem PLA/PGA/alginát., Hlavní kritéria návrhu v rozvoji tkáňového inženýrství, total disc replacement (TE-TDR) jsou (1) navrhování disk, který vydrží složité mechanické zatížení jednou implantované, (2) můžete obnovit na mechanické funkce IVD, (3) lze integrovat s nativní tkání, a (4) mohou přežít a rozvíjet se v živném-zbaven místa na disku. Tato konstrukční kritéria jsou složitá a dokonce konkurují., Vývoj mechanicky tuhý disk navržen tak, aby vydržely složité načítání bude pravděpodobně mít nízkou propustnost vlastnosti a může být obtížné získat dostatečný transport živin po celém disku v nízkých živin disk prostředí. Naopak vysoce propustný disk, který může zajistit lepší transport živin, bude méně tuhý a může mít potíže s odoláním mechanickému zatížení. V současné době není známo, jaká bude správná rovnováha těchto konkurenčních vlastností v úspěšném TE-TDR.,

druhý pokus vyrábět TE-TDR využity electrospun PLLA a kyseliny hyaluronové naočkuje lidských MSCs. Tato technika byla podobná předchozímu pokusu v tom, že použila nevyrovnané AF regionální lešení a hydrogel NP lešení., Použití electrospun PLLA však umožnilo, aby vlákna měla podobný průměr jako nativní kolagenové fibrily v oblasti AF. Kromě toho, kyselina hyaluronová se injekčně do electropsun PLLA nutit NP regionu v rámci lešení a místo electrospun vlákna v tahu podobná nativní AF. Kromě toho je použití lidských MSc významné kvůli klinickému významu buněčného zdroje a začíná zkoumat jejich účinnost v TE-TDR.,

konstrukty byly kultivovány po dobu 28 dní in vitro a AF buňky uspořádané do soustředných vrstev připomínající soustředné lamely z AF, zatímco NP zůstaly amorfní strukturu. Depozice proteoglykanu ECM byla nejrozšířenější v oblasti AF S méně výrazným ukládáním v NP. Kolagenové typy I a II měly také nejvyšší koncentraci v oblasti AF s nejméně přítomnými v oblasti NP. Tento špatný vývoj tkáně v NP byl pravděpodobně způsoben sníženým obsahem buněk v oblasti NP lešení po výstavbě., Celkově electrospun PLLA ukázal slibné výsledky pro AF oblasti a tkáně rozvoj, nicméně, žádné mechanické testování bylo provedeno na tkáni vyšetřit mechanickou funkci těchto implantát a bude nutné překonat špatnou buněčnou hustotu v NP v budoucnosti.

na Rozdíl od prvních dvou TE-TDR vzory, smluvně kolagen gel/alginát konstrukt byl první představit kolagenu zarovnání do AF oblasti (Obrázek 4(b))., Technika produkoval alginát NP regionu nasazený s ovcí NP buněk a kolagenu typu I gel regionu nasazený s ovcí AF buňky obklopující NP regionu. Během kultury buňky stahují kolagenovou fibrilovou síť kolem alginátu NP. V důsledku fyzické hranice NP se kolagenové fibrily vyrovnaly obvodově kolem alginátu NP. Kromě toho, AF buňky jsou protáhlé a prstencovitě souladu mezi typ I vlákna kolagenu podobné nativní AF buněk a NP buněk vzal na zaoblené morfologií podobnou nativní NP., Tato technika poskytuje způsob výroby TE-TDR, který má architekturu a organizaci podobnou architektuře nativního IVD v oblasti AF a NP. Navzdory obvodovému vyrovnání kolagenových fibril však Technika v současné době nedokáže zachytit zarovnání kolagenu ±28° pozorované v postupných lamelách AF. Kromě toho nebylo v této studii provedeno žádné mechanické testování nebo analýza složení ECM.

nejnovější TE-TDR kombinuje předchozí strategie k výrobě nejsložitější TE-TDR k dnešnímu dni (viz Obrázek 4(c))., Tato technika používá electrospun PCL k výrobě vyrovnaných PCL vláken v úhlu ±30° v každé po sobě jdoucí lamele. Opět se to děje kolem oblasti hydrogel NP, která byla v tomto případě agarose. Vybrané buňky byly bovinní MSc kvůli klinickému příslibu MSc. Myšlenka spočívá v tom, že komplexní architektura vláken PCL povede k organizovanému vývoji kolagenu se stejným zarovnáním původního lešení.

po 6 týdnech kultivace byla pozorována produkce kolagenu a proteoglykanu v oblasti AF i NP., Bylo zjištěno, že jak buňky AF, tak produkce kolagenu byly organizovány ve směru ±30° podkladového PCL lešení. Navzdory ukládání ECM přes čas, kultura, hodnoty pro proteoglykany byly <32% původní hodnoty v obou AF a NP a 5% původní hodnoty kolagenu v AF. Hodnoty kolagenu byly podobné mezi nativním a TE-TDR v NP. Jak je vidět, technika, pomocí zarovnány electrospun vláken pomáhá podporovat kolagenu organizace podobné nativní AF., Bude však důležité prozkoumat, jak podpořit větší rozvoj ECM na úrovni nativních hodnot v těchto lešení.

vývoj těchto strategií TE-TDR ukázal počáteční slib na podporu různých úrovní složení a organizace ECM podobných nativnímu IVD. Navzdory trendu zvyšování organizace AF a zaměření na mechanické vlastnosti těchto implantátů však v současné době není známo, co je potřebné pro úspěšnou implementaci takového zařízení v nativním prostoru disku., Menší pozornost je věnována další konstrukční parametry jako jsou propustnost těchto lešení, vlastnost, která může být nesmírně důležité v omezeném živného prostředí disku. Lepší pochopení toho, jak tyto TE-Tdr reagovat v rodném disc prostředí bude nutné rozpoznat, co je správné vyvážení lešení vlastností je, že bude podporovat úspěšné tkáně vývoj a správné funkce páteře. Tyto implantáty budou muset odolat mechanickému zatížení, přežít a rozvíjet se a integrovat se s nativní tkání, jakmile budou implantovány.,

nedávné práce začaly řešit tyto otázky in situ pomocí smluvního kolagenového gelu / alginátu TE-TDR.92 TE-TDR byly implantovány do bederního a ocasního disku krysy a kultivovány po dobu až 6 měsíců. Tyto studie prokázaly, že i přes mnohem nižší modul kolagen/alginát TE-TDR v době implantace ve srovnání s nativní disk, tkáně byl schopen udržet většinu disk výškou nad 6 měsíců (78%). Kromě toho tkáň viděla rozsáhlé ukládání proteoglykanů a kolagenu a integrovala se s těly obratlů a koncovými destičkami., Navíc, když analýzou pohybu segmentu byl testován mechanicky, prokázal, že podobné tlakové vlastnosti nativní disk. Tyto výsledky byly první, které ukázaly, že TE-TDR může úspěšně vytvořit mechanicky funkční tkáň při implantaci do diskového prostoru. Tyto výsledky jsou zvláště zajímavé kvůli relativně nízké mechanické pevnosti TE-TDRs při implantaci., Je možné, že vázaná vysoce propustná povaha kolagenu a alginátu TE-TDR umožnila dostatečný transport živin, který podporoval vývoj tkáně a integraci do diskového prostoru. Bude důležité, jak se toto pole posouvá vpřed, aby bylo možné více práce v nativním prostoru disku pochopit, jak vlastnosti TE-TDR (modul, propustnost, typ buňky, složení ECM, organizace vláken AF atd.) ovlivnit tvorbu tkáně in situ (Viz kapitola 6.614, opotřebení: celkové protézy meziobratlových plotének).