6.615.3.3 totale schijfvervanging
Er bestaat een overeenkomst tussen de IVD en een band waarbij de lucht van de band wordt weergegeven door de NP en het met staalriem versterkte rubber wordt weergegeven door de AF. Bovendien kan deze overeenkomst ook worden uitgebreid tot de reparatie van de IVD., In bepaalde situaties zal het voordelig zijn om de lucht van de band bij te vullen (nucleaire vervanging); in andere situaties kan men een gat in de band kunnen dichten (af-reparatie), en ten slotte zijn er momenten waarop de gehele band moet worden vervangen (TDR). Het is de definitieve situatie, waarin de herniatie of degeneratie van AF genoeg gevorderd is dat een enige NP of AF benadering niet effectief kan zijn. Het is om deze reden dat TDR momenteel wordt onderzocht.,
kunstmatige TDR is onlangs geïntroduceerd in de klinische praktijk in de Verenigde Staten met de FDA goedkeuring van het eerder besproken Charité apparaat in 2004. Het idee van een weefsel-gebaseerde composiet schijf werd geïntroduceerd met de publicatie van de eerste Weefsel-engineered composiet schijf rond dezelfde tijd.53 het idee dat de volledige IVD kan worden vervangen door een weefsel-engineered structuur is een ambitieus vanwege de complexe structuur van de IVD; echter, de vroege studies toonden veelbelovende ECM en mechanische eigenschappen met een PLA/PGA/alginaat composiet., De belangrijkste ontwerpcriteria bij het ontwikkelen van een tissue-engineered total disc replacement (TE-TDR) zijn (1) het ontwerpen van een schijf die de complexe mechanische belasting kan weerstaan na implantatie, (2) De mechanische functie van de IVD kan herscheppen, (3) kan integreren met inheemse weefsels, en (4) kan overleven en zich ontwikkelen in de voedingsarme schijfruimte. Deze ontwerpcriteria zijn complex en concurreren zelfs., De ontwikkeling van een mechanisch stijve schijf ontworpen om de complexe belasting te weerstaan zal waarschijnlijk lage doorlaatbaarheid eigenschappen hebben en kan het moeilijk maken om voldoende nutriënten transport door de schijf te krijgen in de omgeving van de schijf met lage nutriënten. Omgekeerd zal een zeer doorlaatbare schijf die een beter transport van voedingsstoffen kan bieden minder stijf zijn en problemen kunnen hebben met het weerstaan van de mechanische belastingen. Momenteel is het onbekend wat de juiste balans van deze concurrerende eigenschappen zal zijn in een succesvolle TE-TDR.,
tot op heden zijn slechts vier ontwerpen en vijf papers gepubliceerd op TE-TDR ‘ s. Deze TE-TDRs omvatten een PGA/PLA (AF)/alginaat (NP) composiet,53,54 een electrospun PLLA (AF)/hyaluronzuur (NP) composiet,82 een gecontracteerde collageengel (AF)/alginaat (NP) composiet,88 en een electrospun PCL (AF) / agarose (NP) composiet.91 de celselectie voor deze constructen is of schapen IVD cellen, runderen MSCs, of menselijke MSCs geweest. Bij de materiaalselectie voor elke poging is gebruik gemaakt van een hydrogel voor het NP, met een trend naar toenemende hiërarchische organisatie in de AF-regio (Tabel 4).,
Tabel 4. Tissue-engineered total disc replacement
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., De constructie werd gezaaid met schapen NP en AF cellen in hun respectieve regio ‘ s van de schijf. De alginaat-hydrogel leverde een NP-achtige omgeving die de afgeronde morfologie van de NP-cellen eenmaal ingekapseld handhaafde. Het AF-gebied van PGA / PLA verstrekte de bruto morfologie van de AF, maar bevatte geen organisatie die inherent is aan de inheemse AF (Figuur 4(a)). De scaffolds werden gedurende 4 maanden subcutaan in de rug van een athymische muis geïmplanteerd en produceerden proteoglycaansamenstelling vergelijkbaar met die van de inheemse AF en NP., De constructies produceerden collageen tot bijna inheemse niveaus in AF maar niet in NP waar het 10% van de inheemse waarden ontwikkelde. Het geproduceerde collageen werd correct gelokaliseerd met verhoogd Collageen type I in AF en type II in NP. Bovendien, de druk mechanische eigenschappen waren vergelijkbaar met die van de inheemse schapen IVD. In het algemeen toonden deze studies de haalbaarheid aan van het ontwikkelen van een TE-TDR die de samenstelling en drukeigenschappen van de inheemse IVD nabootste., Echter, met het gebrek aan organisatie en architectuur in de AF, en het falen om de schijven te testen in iets anders dan compressie, is het onduidelijk of dit ontwerp de torsie en buigende eigenschappen van de inheemse IVD zou kunnen nabootsen (zie hoofdstuk 5.509, Cell Encapsulation).