6.615.3.3 Yhteensä Levy Korvaaminen

samankaltaisuus välillä IVD ja renkaan ilman renkaan edustaa NP ja teräs-vyö vahvistettu kumi edustaa AF. Lisäksi tämä samankaltaisuus voidaan ulottaa myös IVD: n korjaamiseen., Tietyissä tilanteissa, se on edullista täyttää ilman renkaan (ydinvoiman korvaaminen); muissa tilanteissa, yksi voi paikata reikä renkaan (AF-korjaus), ja lopuksi, on aikoja, jolloin koko rengas on vaihdettava (TDR). Se on lopullinen tilanne, jossa AF: n herniation tai degeneraatio on edennyt niin pitkälle, että ainoa NP-tai AF-lähestymistapa ei voi olla tehokas. Tästä syystä TDR: ää tutkitaan parhaillaan.,

Keinotekoinen TDR on ollut viime aikoina käyttöön osaksi kliinistä käytäntöä yhdysvalloissa FDA: n hyväksyntää aiemmin keskusteltu Charité-laitteen vuonna 2004. Ajatus kudos-pohjainen komposiitti levy otettiin käyttöön julkaistiin ensimmäinen kudos-suunniteltu komposiitti levyä samaan aikaan.53 ajatus siitä, että koko IVD voidaan korvata kudosteknologian rakenne on kunnianhimoinen, koska monimutkainen rakenne IVD -; kuitenkin, varhainen tutkimukset osoittivat lupaavia ECM ja mekaaniset ominaisuudet, joiden PLA/PGA/alginaatti komposiitti., Suuret suunnittelun perusteet kehittää kudosteknologian yhteensä levy korvaaminen (TE-TDR) ovat (1) suunnittelu-levy, joka kestää monimutkainen mekaaninen kuormitus, kun istutettu, (2) voi luoda mekaaninen toiminto IVD, (3) voidaan integroida natiivi kudoksiin, ja (4) voi selviytyä ja kehittää ravinteiden vailla levytilaa. Nämä suunnittelukriteerit ovat monimutkaisia ja jopa kilpailevia., Kehittäminen mekaanisesti jäykkä levy on suunniteltu kestämään monimutkainen lastaus todennäköisesti on alhainen läpäisevyys ominaisuudet ja voi olla vaikea saada riittävä ravinteiden kuljetus koko levy alhainen ravinteiden levy ympäristössä. Päinvastoin, erittäin läpäisevä levy, joka voi tarjota parempi ravinteiden kuljetus on vähemmän jäykkä ja voi olla vaikeuksia kestää mekaanista kuormitusta. Tällä hetkellä ei tiedetä, mikä näiden kilpailevien kiinteistöjen oikea tasapaino on menestyvässä TE-TDR: ssä.,

tähän mennessä vain neljä malleja ja viisi papers on julkaistu TE-TDRs. Nämä TE-TDRs ovat PGA/PLA (AF)/alginaatti (NP) komposiitti,53,54 on electrospun PLLA (AF)/hyaluronihappoa (NP) komposiitti,82 supistui kollageenin geeli (AF)/alginaatti (NP) komposiitti,88 ja electrospun PCL (AF)/agaroosia (NP) komposiitti.91 solun valinta näitä rakenteita on ollut joko lammas-IVD-solut, naudan Msc, tai ihmisen Msc. Jokaisen yrityksen materiaalivalinnassa on hyödynnetty NP: n hydrogeeliä, jonka suuntaus kohti AF-alueen hierarkkisen organisaation kasvua (Taulukko 4).,

Taulukko 4. Kudosteknologian yhteensä levy korvaaminen

Mizuno et al.53,54 Nesti et al.82 Bowles et al.92 Nerurkar et al., ovine AF AF – bovine MSC
NP – ovine NP NP – human MSC NP – ovine NP NP – bovine MSC
Organization Composite disc Composite disc with nanofibers of similar diameter to collagen Composite disc with circumferentially aligned collagen fibrils in AF Composite disc with multilamellar AF and alternating nanofiber alignment (±30°)

The first TE-TDR to be attempted was the PGA/PLA/alginate composite., Konstruktio kylvettiin lammas-NP-ja AF-soluilla niiden omilla levyalueilla. Alginaatti hydrogeeli edellyttäen, NP-kuten ympäristö, joka säilyttää pyöristetty morfologia NP solut kerran kapseloitu. PGA/PLA: n AF-alue tarjosi AF: n morfologian, mutta se ei sisältänyt yhtäkään native AF: n luontaista organisaatiota (Kuva 4(a)). Myös rakennustelineet olivat istutettu ihon alle takaisin on athymic hiiri 4 kuukautta ja tuotettu proteoglykaanin koostumus on samanlainen kuin natiivi AF ja NP., Rakenteita tuotetaan kollageenin lähelle natiivin tasoa AF-mutta ei NP, missä se kehitettiin 10% natiivi-arvot. Kollageeni on tuotettu oli oikein paikallinen lisääntynyt kollageeni tyyppi I AF-ja II-tyypin NP. Lisäksi puristavat mekaaniset ominaisuudet olivat samanlaisia kuin alkuperäisellä lampaalla IVD. Kaiken kaikkiaan nämä tutkimukset osoittanut, että on mahdollista kehittää TE-TDR, että mimicked koostumusta ja puristus ominaisuuksia natiivi IVD., Kuitenkin puute organisaatio ja arkkitehtuuri AF, ja epäonnistuminen testata levyjen mitään, mutta puristus, se on epäselvää, jos tämä suunnittelu voi jäljitellä vääntö ja taivutus ominaisuuksia natiivi IVD (ks. Luku 5.509, Solujen Kapselointi).

Kuva 4., Kudosteknologian koko levyn tilalle, jossa (a) PGA/PLA renkaan fibrosus (AF) ja alginaatti nucleus pulposus (NP), (b) kehälle tietokoneella kollageenin fibril AF ja alginaatti NP, ja (c) multilamellae tietokoneella electrospun polycaprolactone AF ja agaroosia NP.

toinen yritys tuottaa TE-TDR hyödyntää electrospun PLLA ja hyaluronihappoa kylvetään ihmisen Msc. Tämä tekniikka on samanlainen kuin edellinen yritys, että se käyttää puolueeton AF-alue-telineen ja hydrogeeliin NP teline., Kuitenkin käyttää electrospun PLLA saa kuituja olla samanlaisia halkaisija natiivi kollageeni fibrillien AF alueella. Lisäksi, hyaluronihappoa oli ruiskutetaan electropsun PLLA paineista NP alueen sisällä teline ja aseta electrospun kuitujen jännitys samanlainen natiivi AF. Lisäksi, käyttö ihmisen Msc on merkittävä, koska kliinistä merkitystä solun lähde ja alkaa tutkia niiden tehokkuutta TE-TDR.,

rakentaa viljeltiin 28 päivää in vitro-ja AF-solujen järjestetty samankeskinen kerroksia muistuttaa samankeskisten lamellit AF-kun NP pysyi amorfinen rakenne. ECM proteoglykaanilaskeuma oli yleisintä AF-alueella, jolloin NP: n Laskeuma oli vähäisempää. Kollageenin tyypit I ja II oli myös korkein pitoisuus AF-alueen vähiten läsnä NP alueella. Tämä huono kudosten kehitystä NP oli todennäköisesti johtuu vähentynyt solun sisällön NP alueella telineen rakentamisen jälkeen., Kaiken kaikkiaan electrospun PLLA osoitti lupaavia tuloksia AF-alueen ja kudosten kehitystä; kuitenkin, ei mekaaninen testaus suoritettiin kudoksen tutkia mekaaninen toiminto, kuten implantti, ja se on välttämätöntä voittaa huono solujen tiheys NP tulevaisuudessa.

toisin Kuin kaksi ensimmäistä TE-TDR malleja, supistui kollageenin geeli/alginaatti rakentaa otettiin ensimmäisenä käyttöön kollageenin linjaus osaksi AF-alue (Kuva 4(b))., Tekniikka tuotti alginaatti NP alueen ympätty lammas-NP solujen ja tyypin I kollageenin geeli alueen ympätty lammas-AF soluja ympäröivä NP alueella. Viljelyn aikana solut supistavat kollageeni fibril-verkostoa alginaatin NP ympärille. Seurauksena fyysinen raja, NP, kollageeni fibrillien tietokoneella kehämäisesti ympäri alginaatti NP. Lisäksi AF-solut olivat pitkänomainen ja kehälle linjassa välillä tyyppi I-kollageeni fibrillien samanlainen natiivi AF-solujen ja NP solujen otti pyöristetty morfologia samanlainen natiivi NP., Tämä tekniikka tarjoaa tapa tuottaa TE-TDR, että on arkkitehtuuri ja organisaatio samanlainen natiivi IVD-AF-ja AE-alueella. Kuitenkin, huolimatta kehän linjaus kollageeni fibrillien, tekniikka tällä hetkellä ei kaapata ±28° kollageenin linjaus havaittu peräkkäisten AF lamellit. Lisäksi tässä tutkimuksessa ei tehty mekaanista testausta tai ECM-koostumusanalyysiä.

tuorein TE-TDR yhdistää aiemmat strategiat tuottaakseen tähän mennessä monimutkaisimman TE-TDR: n (kuva 4(c))., Tekniikka käyttää electrospun PCL tuottaa linjassa PCL kuituja ±30° kulmassa kussakin peräkkäisessä lamella. Jälleen kerran tämä tapahtuu hydrogeelin NP-alueen ympärillä, joka tässä tapauksessa oli agaroosi. Valikoidut solut olivat naudan MSC-yhdisteitä MSCs: n kliinisen lupauksen vuoksi. Ajatuksena on, että monimutkainen PCL kuitua arkkitehtuuri johtaa järjestetty kollageenin kehityksen kanssa sama linjaus alkuperäinen rakennustelineet.

6 viikon viljelyn jälkeen kollageenin ja proteoglykaanin tuotantoa havaittiin sekä AF: n että NP: n alueella., Havaittiin, että sekä AF-solut että kollageenituotanto järjestettiin taustalla olevan PCL-rakennustelineen ±30°: n suuntaan. Vaikka laskeuma ECM yli kulttuuri-aikaa, arvoja proteoglykaanien olivat <32% natiivi-arvot sekä AF-ja AE ja olivat 5% natiivi-arvot kollageenin AF. Kollageeniarvot olivat NP: ssä natiivin ja TE-TDR: n välillä samanlaiset. Kuten voidaan nähdä, tekniikka käyttäen linjassa electrospun kuidut auttaa edistämään kollageenin organisaatio samanlainen native af., Kuitenkin, se on tärkeää tutkia, miten edistää suurempi ECM kehitystä natiivi-arvo tasoa näissä tukirunkoja.

kehitys näissä TE-TDR strategioita on esitetty alustava lupaus edistää eritasoisia ECM-kokoonpano ja organisaatio samanlainen natiivi IVD. Kuitenkin, huolimatta suuntaus kohti yhä AF organisaation ja keskittyä mekaaniset ominaisuudet nämä implantit, se on tällä hetkellä tuntematon, mitä tarvitaan onnistuneen täytäntöönpanon tällaisen laitteen natiivi levyn tilaa., Vähemmän huomiota on annettu muita suunnittelun parametrit, kuten läpäisevyyttä näiden telineiden, ominaisuus, joka voi osoittautua erittäin tärkeää rajoitettu ravinteiden ympäristö levyn tilaa. Ymmärtää paremmin, miten nämä TE-TDRs reagoida native levy ympäristö on tarpeen tunnistaa, mitä oikea tasapaino telineen ominaisuuksia on, että edistää onnistunut kudosten kehitystä ja asianmukaista selkärangan toiminto. Nämä implantit on kestettävä mekaanista lastausta, hengissä ja kehittyä, ja integroida natiivi kudos kerran istutettu.,

viimeaikainen työ on alkanut käsitellä näitä kysymyksiä paikan päällä käyttäen supistettua kollageenigeeliä / alginaattia TE-TDR.92 TE-TDRs istutettiin ristiselän ja hännän levytilaa rotan ja viljellyt enintään 6 kuukautta. Nämä tutkimukset osoittivat, että huolimatta paljon pienempi kimmokerroin kollageeni/alginaatti TE-TDR aikaan istutusta verrattuna natiivi levyn, kudos pystyi säilyttämään suurin osa levyn korkeus yli 6 kuukautta (78%). Lisäksi kudoksen näin laaja laskeuma proteoglykaanien ja kollageenia ja se oli integroitu nikaman ja päätylevyt., Lisäksi, kun suunniteltu liike-segmentin testattiin mekaanisesti, se osoitti vastaavia puristuslujuus ominaisuuksia natiivi levyn. Nämä tulokset oli ensimmäinen, joka osoitti TE-TDR voi onnistuneesti muodostaa mekaanisesti toimiva kudos kun istutetaan levytilaa. Nämä tulokset ovat erityisen kiehtovia, koska suhteellisen alhainen mekaaninen lujuus TE-TDRs klo istutusta., On mahdollista, että yhdistettynä erittäin läpäisevä luonne kollageenin ja alginaatti TE-TDR saa riittävästi ravinteiden kuljetus, joka edistää kudosten kehitystä ja yhdentymistä levytilaa. Se on tärkeää, koska tällä alalla liikkuu eteenpäin, enemmän työtä natiivi levytilaa ymmärtää, miten TE-TDR ominaisuudet (modulus, läpäisevyys, solu tyyppi, ECM koostumus, AF kuitua organisaatio, jne.) vaikuttavat in situ kudoksen muodostumiseen (KS.luku 6.614, kuluminen: Nikamavälilevyproteesien kokonaismäärä).