6.615.3.3 Teljes Lemez Csere

A hasonlóság létezik között az IVD egy kerék a levegőben a gumiabroncs által képviselt NP-az acél öv, megerősített gumi képviseli az AF. Továbbá ez a hasonlóság kiterjeszthető az IVD javítására is., Bizonyos helyzetekben előnyös lesz a gumiabroncs levegőjének újratöltése (nukleáris csere); más esetekben előfordulhat, hogy egy lyukat rögzítenek a gumiabroncsban (Af javítás), végül vannak olyan esetek, amikor a teljes gumiabroncsot ki kell cserélni (TDR). Ez a végső helyzet, amelyben az AF herniációja vagy degenerációja elég fejlett ahhoz, hogy az egyetlen NP vagy AF megközelítés ne legyen hatékony. Ez az oka annak, hogy a TDR-t jelenleg vizsgálják.,

a mesterséges TDR-t nemrégiben vezették be az Egyesült Államok klinikai gyakorlatába a korábban tárgyalt Charité eszköz FDA jóváhagyásával 2004-ben. Az ötlet egy szövet alapú kompozit lemez került bevezetésre közzététele az első szöveti tervezésű kompozit lemez körülbelül ugyanabban az időben.53 Az a gondolat, hogy a teljes IVD helyettesíthető egy szöveti tervezésű szerkezettel, ambiciózus az IVD komplex szerkezete miatt; azonban a korai vizsgálatok ígéretes ECM-et és mechanikai tulajdonságokat mutattak PLA/PGA / alginát kompozittal., A fő tervezési kritériumok a fejlődő szövet alapú teljes lemez csere (TE-TDR) vagy (1) tervezése lemez, amely ellenáll a komplex mechanikai terhelés egyszer beültetett, (2) lehet újra a mechanikus funkció az IVD, (3) lehet-e integrálni az anyanyelvi szövetek, valamint (4) képes túlélni fejlődnek, a tápanyag-rászoruló lemezterület. Ezek a tervezési kritériumok összetettek, sőt versenyeznek is., A komplex terhelésnek ellenálló, mechanikusan merev lemez kifejlesztése valószínűleg alacsony permeabilitási tulajdonságokkal rendelkezik, és megnehezítheti a megfelelő tápanyagszállítást a lemezen az alacsony tápanyag-lemez környezetben. Ezzel szemben egy rendkívül áteresztő tárcsa, amely jobb tápanyag-szállítást biztosít, kevésbé lesz merev, és nehézségekbe ütközhet a mechanikai terhelésekkel szemben. Jelenleg nem ismert, hogy ezeknek a Versengő tulajdonságoknak a megfelelő egyensúlya sikeres TE-TDR-ben lesz.,

eddig csak négy terv és öt tanulmány jelent meg a TE-TDRs-en. Ezek a TE-TDR-k közé tartozik egy PGA/PLA (AF)/alginát (NP) kompozit,53,54 egy elektrospun PLLA (AF)/hialuronsav (NP) kompozit,82 egy szerződött kollagén gél (AF)/alginát (NP) kompozit,88 és egy elektrospun PCL (Af) / agaróz (NP) kompozit.91 ezeknek a szerkezeteknek a sejtkiválasztása vagy juh IVD sejtek, szarvasmarha MSC-k vagy humán MSC-k voltak. Az anyagválasztás minden kísérlethez hidrogélt használt az NP-hez, azzal a tendenciával, hogy növekszik a hierarchikus szervezet az AF régióban (4.táblázat).,

4. táblázat. Szöveti tervezésű teljes lemezcsere

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., A konstrukciót juh NP és Af sejtekkel vetették be a korong megfelelő régióiban. Az alginát hidrogél NP-szerű környezetet biztosított, amely megtartotta az NP sejtek lekerekített morfológiáját, miután kapszulázták. A PGA/PLA Af régiója biztosította az AF bruttó morfológiáját, de a natív AF-ben rejlő szervezet egyikét sem tartalmazta (4.ábra a)). Az állványzatokat subcutan ültették be egy athymic egér hátuljába 4 hónapig, és az AF-ben és az NP-ben őshonos proteoglikán összetételhez hasonló proteoglikán készítményt állítottak elő., A konstrukciók kollagént termeltek az AF-ben, de nem az NP-ben, ahol a natív értékek 10% – át fejlesztették ki. Az előállított kollagént megfelelően lokalizálták az I. típusú fokozott kollagénnel az AF-ben, a II.típusú pedig az NP-ben. Ezenkívül a nyomó mechanikai tulajdonságok hasonlóak voltak az őshonos juhok IVD-hez. Összességében ezek a vizsgálatok azt mutatták, hogy megvalósítható egy olyan TE-TDR kifejlesztése, amely utánozta a natív IVD kompozíciós és nyomó tulajdonságait., Az AF szervezettségének és felépítésének hiánya, valamint a lemezek tömörítésen kívüli tesztelésének elmulasztása miatt azonban nem világos, hogy ez a kialakítás képes-e utánozni a natív IVD torziós és hajlítási tulajdonságait (lásd 5.509 fejezet, Cellakapszuláció).

4.ábra., Szöveti tervezésű teljes lemezpótlások (a) PGA/PLA annulus fibrosus (AF) és alginát nucleus pulposus (NP), (b) circumferentally igazított kollagén fibril AF és alginát NP, és (c) multilamellae igazított elektrospun polycaprolactone af és agarose NP.

a második kísérlet, hogy készítsen egy TE-TDR használt elektrospun PLLA és hialuronsav vetjük humán MSCs. Ez a technika hasonló volt az előző kísérlethez, mivel nem igazított Af regionális állványt és hidrogél NP állványt használt., Az elektrospun PLLA használata azonban lehetővé tette, hogy a rostok átmérője hasonló legyen az AF régió natív kollagén fibrilláihoz. Ezenkívül a hialuronsavat befecskendezték az elektropsun PLLA-ba, hogy nyomást gyakoroljanak az NP régióra az állványon belül, és az elektrospun rostokat a natív Af-hez hasonló feszültségbe helyezzék. Továbbá a humán MSC-k alkalmazása jelentős a sejtforrás klinikai jelentősége miatt, és elkezdi vizsgálni azok hatékonyságát egy TE-TDR – ben.,

a szerkezeteket in vitro 28 napig tenyésztették, az AF sejteket koncentrikus rétegekbe szervezték, amelyek hasonlítanak az AF koncentrikus lamelláira, míg az NP szerkezetében amorf maradt. Az ECM proteoglikán lerakódás volt a legelterjedtebb az AF régióban, kevésbé hangsúlyos lerakódással az NP-ben. Az I. és II. típusú kollagén az AF régióban is a legmagasabb koncentrációban volt jelen, a legkevésbé jelen az NP régióban. Ez a gyenge szövetfejlődés az NP-ben valószínűleg az állványzat NP régiójában az építés után csökkent sejttartalom miatt következett be., Összességében az elektrospun PLLA ígéretes eredményeket mutatott az AF régió és a szövetek fejlődése szempontjából; azonban a szöveten nem végeztek mechanikai vizsgálatot az ilyen implantátum mechanikai funkciójának vizsgálatára, és a jövőben szükség lesz az NP gyenge sejtsűrűségének leküzdésére.

Az első két TE-TDR tervtől eltérően a szerződött kollagén gél/alginát konstrukció volt az első, amely kollagén igazítást vezetett be az AF régióba (4.ábra b)))., A technika előállított egy alginát NP régió magot a juh NP-sejtek, valamint típusú kollagén gél régió magot a juh-AF sejteket körülvevő NP régióban. A tenyésztés során a sejtek megkötik a kollagén fibril hálózatot az alginát NP körül. Az NP fizikai határának eredményeként a kollagén fibrillák az NP alginát körül helyezkednek el. Ezen túlmenően, az AF-sejtek megnyúlt körkörösen igazítva között az i. típusú kollagén fibrils hasonló natív AF-sejtek, valamint a NP sejtek egy lekerekített alakja hasonlít a natív NP., Ez a technika egy olyan TE-TDR előállítási módszert biztosít, amelynek architektúrája és szervezete hasonló az AF és NP régió natív IVD-jéhez. A kollagén fibrillák kerületi igazítása ellenére a technika jelenleg nem képes megragadni az egymást követő AF lamellákban megfigyelt ±28° kollagén igazítást. Ezenkívül ebben a vizsgálatban nem végeztek mechanikai vizsgálatot vagy ECM összetétel-elemzést.

a legutóbbi TE-TDR egyesíti a korábbi stratégiákat a mai napig a legösszetettebb TE-TDR előállításához(4. ábra c))., A technika az elektrospun PCL-t használja arra, hogy az egymás utáni lamellákban ±30° – os szögben igazított PCL-szálakat állítson elő. Ez ismét egy hidrogél NP régió körül történik, amely ebben az esetben agaróz volt. A kiválasztott sejtek szarvasmarha MSC-k voltak az MSC-k klinikai ígérete miatt. Az ötlet az, hogy a komplex PCL rost architektúra vezet szervezett kollagén fejlesztés azonos összehangolása az eredeti állványzat.

6 hetes tenyésztés után kollagén-és proteoglikántermelést figyeltek meg mind az AF, mind az NP régióban., Megfigyelték, hogy mind az AF sejtek, mind a kollagén termelés az alapul szolgáló PCL állvány ±30° irányában szerveződött. Annak ellenére, hogy az ECM a kultúra ideje alatt lerakódott, a proteoglikánok értékei <a natív értékek 32% – a volt mind az AF-ben, mind az NP-ben, és a kollagén natív értékeinek 5% – a volt az AF-ben. A kollagén értékek hasonlóak voltak a native és a TE-TDR között az NP-ben. Mint látható, az igazított elektrospun rostok használatának technikája elősegíti a kollagén szervezetet, hasonlóan a natív Af-hez., Fontos azonban megvizsgálni, hogyan lehet elősegíteni a nagyobb ECM-fejlesztést a natív értékszintekre ezekben az állványokban.

ezeknek a TE-TDR stratégiáknak a kifejlesztése kezdeti ígéretet tett az ECM összetételének és szervezetének különböző szintjeinek előmozdítására, hasonlóan a natív IVD-hez. Annak ellenére azonban, hogy a tendencia egyre növekvő Af szervezet, valamint a hangsúly a mechanikai tulajdonságait ezen implantátumok, jelenleg nem ismert, hogy mi szükséges a sikeres végrehajtásához egy ilyen eszköz a natív lemezterület., Kevesebb figyelmet fordítanak más tervezési paraméterekre, például ezeknek az állványoknak a permeabilitására, olyan tulajdonságra, amely rendkívül fontosnak bizonyulhat a lemezterület korlátozott tápanyag-környezetében. Ahhoz, hogy megértsük, hogyan reagálnak ezek a te-TDR-k a natív lemezkörnyezetben, jobban meg kell ismernünk, hogy az állvány tulajdonságainak megfelelő egyensúlya elősegíti a szövetek sikeres fejlődését és a megfelelő gerincfunkciót. Ezek az implantátumok kell ellenáll a mechanikai terhelés, túl fejlesztése, valamint a integrálni az anyanyelvi szövet egyszer beültetett.,

a közelmúltban megkezdődtek ezek a helyszíni kérdések a szerződött kollagén gél/alginát TE-TDR segítségével.92 a te-TDRs-t a patkány lumbális és faroklemez-terébe ültették be, és legfeljebb 6 hónapig tenyésztették. Ezek a vizsgálatok kimutatták, hogy annak ellenére, hogy a kollagén/alginát TE-TDR sokkal alacsonyabb modulusa volt az implantáció idején, mint a natív lemez, a szövet 6 hónap alatt képes volt fenntartani a lemez magasságának nagy részét (78%). Ezen kívül a szövetben kiterjedt proteoglikánok és kollagén lerakódások voltak, és integrálódtak a csigolyatestekbe és a véglapokba., Továbbá, amikor a tervezett mozgásszegmenst mechanikusan tesztelték, hasonló nyomó tulajdonságokat mutatott a natív lemezhez. Ezek az eredmények voltak az elsők, amelyek azt mutatták, hogy a TE-TDR sikeresen képezhet mechanikusan funkcionális szövetet, amikor beültetik a lemezterületbe. Ezek az eredmények különösen érdekesek a te-TDRS viszonylag alacsony mechanikai szilárdsága miatt az implantáció során., Lehetséges, hogy a kollagén és az alginát te-TDR párosított, erősen áteresztő jellege elegendő tápanyag-szállítást tett lehetővé, ami elősegítette a szövetek fejlődését és integrációját a lemezterületbe. Fontos lesz, mivel ez a mező előre halad, hogy több munkát kell végezni a natív lemezterületen, hogy megértsük, hogyan működnek a TE-TDR tulajdonságok (modulus, permeabilitás, sejttípus, ECM összetétel, AF szálas szervezet stb.) befolyásolja az in situ szövetképződést (lásd 6.614 fejezet, kopás: teljes intervertebrális Lemezprotézisek).