Intervertebral Disk

6.615.3.3 Total Plate Erstatning

En likhet mellom de IVD og et dekk med luften i dekkene blir representert ved NP og stål-belte forsterket gummi var representert av AF. Videre, denne likheten kan bli utvidet til reparasjon av IVD som godt., I visse situasjoner, vil det være en fordel å fylle luft i dekkene (kjernefysiske erstatning); i andre situasjoner, kan man bli i stand til å lappe et hull i dekket (AF-repair), og til slutt, det er tider når hele dekket må skiftes ut (TDR). Det er den siste situasjonen, der herniation eller degenerering av AF er avansert nok til at det eneste NP eller AF-tilnærming kan være effektive. Det er av denne grunn at TDR blir nå undersøkt.,

Kunstig TDR har nylig blitt introdusert til klinisk praksis i Usa med FDA-godkjenning av tidligere diskutert Charité-enheten i 2004. Ideen om et vev-basert kompositt-platen ble introdusert med utgivelsen av den første vev-konstruert kompositt plate rundt samme tid.53 ideen om at hele IVD kan bli erstattet av en vev-konstruert struktur er et ambisiøst på grunn av den komplekse strukturen av IVD, men den tidlige studier viste lovende ECM og mekaniske egenskaper med en PLA/PGA/alginate kompositt., Den viktigste design-kriterier i å utvikle en vev-konstruert total plate erstatning (TE-TDR) er (1) å designe en plate som tåler komplekse mekaniske lasting når implantert, (2) kan gjenskape den mekaniske funksjon av IVD, (3) kan integreres med innfødte vev, og (4) kan overleve og utvikle seg i nærings-fratatt diskplass. Disse design-kriterier som er komplekse og er selv konkurrerende., Utvikling av en mekanisk stiv plate laget for å tåle komplekse legge trolig har lav permeabilitet egenskaper og kan gjøre det vanskelig å få nok næringsstoffer transport gjennom platen i den lave nærings-plate miljø. I motsatt fall, en svært permeable plate som kan gi bedre næringsopptak transport vil bli mindre stiv og kan ha problemer med å motstå den mekaniske belastninger. Foreløpig er det ukjent hva som er den riktige balansen av disse konkurrerende egenskaper vil være i en vellykket TE-TDR.,

Den andre forsøk på å lage en TE-TDR utnyttet electrospun PLLA og hyaluronsyre seeded med menneskelig MSCs. Denne teknikken var lik den forrige forsøk i at det brukes en unaligned AF regionale stillaset og en hydrogel NP stillaset., Imidlertid er bruken av electrospun PLLA tillatt fibrene å være av lik diameteren til den opprinnelige kollagen fibrils i AF-området. I tillegg, hyaluronsyre injisert tilbake i electropsun PLLA til å skape trykk i NP regionen innenfor stillas og plasser electrospun fibre i spenning lik som den innfødte AF. Videre bruk av humant MSCs er betydelig på grunn av den kliniske relevansen av cellen kilde og begynner å undersøke effektiviteten i en TE-TDR.,

konstruksjoner ble dyrket i 28 dager in vitro og AF-celler organisert i konsentriske lag som likner den konsentriske lameller av AF mens NP forble amorfe i strukturen. ECM proteoglycan avsetning var mest utbredt i AF-område med en mindre uttalt deponering i NP. Kollagen typer i og II hadde også den høyeste konsentrasjonen i AF-område med minst stede i NP-regionen. Denne stakkars vev utvikling i NP var sannsynligvis på grunn av redusert celle innhold i NP regionen av stillaset etter bygging., Totalt sett electrospun PLLA viste lovende resultater for AF-regionen og vev-utvikling, men det er ingen mekanisk testing ble utført på vev for å undersøke den mekaniske funksjon av et slikt implantat, og det vil være nødvendig å overvinne de fattige mobil tetthet i NP i fremtiden.

i Motsetning til de to første TE-TDR design, kontrakt kollagen gel/alginate konstruere var den første til å introdusere kollagen justering inn i AF-området (Figur 4(b))., Teknikken produsert en alginate NP-regionen fordelt med sau NP celler, og en type i kollagen gel regionen fordelt med sau AF-celler rundt NP-regionen. I løpet av kultur, cellene kontrakt kollagen fibril nettverk rundt alginate NP. Som et resultat av den fysiske grensen av NP, kollagen fibrils justert circumferentially rundt alginate NP. I tillegg, AF-celler var langstrakt og circumferentially linje mellom type i kollagen fibrils lik innfødte AF-celler og NP celler tok på en avrundet morfologi lik den opprinnelige NP., Denne teknikken gir en metode for å produsere en TE-TDR som har en arkitektur og organisasjon lik som den innfødte IVD i AF og NP-regionen. Imidlertid, til tross for den langsgående justering av kollagen fibrils, teknikken for tiden ikke klarer å fange ±28° kollagen justering observert i de påfølgende AF lameller. I tillegg, ingen mekanisk testing eller ECM sammensetning analyse ble utført i denne studien.

De nyeste TESTING-TDR kombinerer de tidligere strategier for å produsere de mest komplekse TE-TDR til dato (Figur 4(c))., Den teknikken bruker electrospun PCL å produsere justert PCL fibrene på ±30° vinkel i hver påfølgende lamella. Igjen dette er gjort rundt en hydrogel NP-regionen, som i dette tilfellet var agarose. Cellene ble valgt storfe MSCs på grunn av den kliniske løfte av MSCs. Ideen er at komplekse PCL fiber arkitektur vil føre til organisert kollagen utvikling med samme justering av de opprinnelige stillas.

Etter 6 uker av kultur, kollagen og proteoglycan produksjon ble observert i både AF og NP-regionen., Det ble observert at både AF-celler og kollagen produksjonen var organisert i ±30° retning av den underliggende PCL stillaset. Til tross for deponering av ECM over kultur tid, verdier for proteoglykaner var <32% av det opprinnelige verdier i både AF og NP og ble 5% av det opprinnelige verdier for kollagen i AF. Kollagen verdiene var like mellom de innfødte og TE-TDR i NP. Som kan sees, teknikken med å bruke justert electrospun fiber hjelper fremme kollagen organisasjon lik den opprinnelige AF., Det vil imidlertid være viktig å undersøke hvordan å fremme større ECM utvikling til den opprinnelige verdien nivåer i disse stillaser.

utviklingen av disse TE-TDR strategier har vist første løftet på å fremme ulike nivåer av ECM sammensetning og organisering som ligner de innfødte IVD. Men til tross for at trenden mot økt AF organisasjon og fokus på mekaniske egenskaper av disse implantater, det er foreløpig ukjent hva som er nødvendig for en vellykket gjennomføring av en slik enhet i den opprinnelige platen mellomrom., Mindre oppmerksomhet er gitt til andre design parametere som permeabilitet av disse stillaser, en egenskap som kan vise seg svært viktig i begrenset næringsrikt miljø av platen mellomrom. En bedre forståelse av hvordan disse TE-TDRs reagere i det opprinnelige platen miljø vil være nødvendig for å forstå hva den riktige balansen av stillaset egenskaper er som vil fremme vellykket vev-utvikling og riktig spinal funksjon. Disse implantater må tåle mekanisk belastning, overleve og utvikle seg, og integrere med de innfødte vev når implantert.,

Siste arbeid har begynt å ta disse i situ spørsmål ved hjelp av innleide kollagen gel/alginate TE-TDR.92 TE-TDRs ble implantert i lumbal og hale diskplass av rotte og kultivert for opp til 6 måneder. Disse studier har vist at til tross for den mye lavere modulus av kollagen/alginate TE-TDR på tidspunktet for implantasjon i forhold til den opprinnelige platen, vevet var i stand til å opprettholde et flertall av platen høyde over 6 måneder (78%). I tillegg, vevet så omfattende nedfall av proteoglykaner og kollagen og hadde integrert med ryggvirvel kropp og endplates., Videre, når konstruert for bevegelse-segmentet ble testet mekanisk, det viste lignende compressive egenskapene til den opprinnelige platen. Disse resultatene var de første som viste en TE-TDR kunne danne en mekanisk funksjonelle vev når implantert i platen mellomrom. Disse resultatene er spesielt interessant på grunn av den relativt lave mekaniske styrken på TE-TDRs ved implantasjon., Det er mulig at kombinert svært permeable arten av kollagen og alginate TE-TDR tillatt tilstrekkelig næringsstoffer transport som fremmet vev-utvikling og integrering i platen mellomrom. Det vil være viktig som dette feltet beveger seg fremover, for mer arbeid som må gjøres i den opprinnelige platen mellomrom for å forstå hvordan TE-TDR egenskaper (elastisitetsmodul, permeabilitet, celle-type, ECM sammensetning, AF-fiber organisasjon, etc.) påvirker in situ vev dannelse (se Kapittel 6.614, Slitasje: Total Intervertebral Disk Proteser).