902 resultados para Micro Computed Tomograpphy, Scaffold, Tissue Engineering, Morphometry, Porosity, Rigid Registration
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Membrane-like scaffolds are suitable to induce regeneration in many and different anatomic sites, such as periodontal membrane, skin, liver and cardiac tissues. In some circumstances, the films should adapt to geometrical changes of the attached tissues, such as in cardiac or blood vessel tissue engineering applications. In this context, we developed stretchable two-dimensional multilayer constructs through the assembling of two natural-based polyelectrolytes, chitosan (CHT) and chondroitin sulphate (CS), using the layer-by-layer methodology. The morphology, topography and the transparency of the films were evaluated. The in- fluence of genipin, a natural-derived cross-linker agent, was also investigated in the control of the mechanical properties of the CHT/CS films. The water uptake ability can be tailored by changing the cross-linker concentration, which influenced the young modulus and ultimate tensile strength. The maximum extension tends to decrease with the increase of genipin concentration, compromising the elastic properties of CHT/CS films: nevertheless using lower cross-linker contents, the ultimate tensile stress is similar to the films not cross-linked but exhibiting a significant higher modulus. The in vitro biological assays showed better L929 cell adhesion and proliferation when using the crosslinked membranes and confirmed the non-cytotoxicity of the CHT/CS films. The developed free-standing biomimetic multilayer could be designed to fulfill specific therapeutic requirements by tuning properties such as swelling, mechanical and biological performances.
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Ideal candidates for the repair of robust biological tissues should exhibit diverse features such as biocompatibility, strength, toughness, self-healing ability and a well-defined structure. Among the available biomaterials, hydrogels, as highly hydrated 3D-crosslinked polymeric networks, are promising for Tissue Engineering purposes as result of their high resemblance with native extracellular matrix. However, these polymeric structures often exhibit a poor mechanical behavior, hampering their use in load-bearing applications. During the last years, several efforts have been made to create new strategies and concepts to fabricate strong and tough hydrogels. Although it is already possible to shape the mechanical properties of artificial hydrogels to mimic biotissues, critical issues regarding, for instance, their biocompatibility and hierarchical structure are often neglected. Therefore, this review covers the structural and mechanical characteristics of the developed methodologies to toughen hydrogels, highlighting some pioneering efforts employed to combine the aforementioned properties in natural-based hydrogels.
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Bone loss secondary to inflammatory bowel diseases (IBD) is largely explained by activated T cells producing cytokines that trigger osteoclastogenesis and accelerate bone resorptionwhile inhibiting bone formation. In IBD, elevated expression of interleukin (IL)-15, a T cell growth factor, plays a central role in T cell activation, pro-inflammatory cytokine production and the development of colitis. We previously reported that IL-15 enhances RANKL-induced osteoclastogenesis and that an IL-15 antagonist, CRB-15, prevents weight and bone loss in a mousemodel of dextran sulfate sodium-induced colitis.We hypothesized that inhibition of IL-15 signalingmight prevent bone loss in IL-10 deficient (IL10−/−) mice, that develop spontaneous bowel inflammation associatedwith osteopeniawhen they are no longer raised under germ-free conditions.Mice received anIL-15 antagonist (CRB-15, 5 μg/day, n=5) or IgG2a (5 μg/day, n=4) fromweek 10 to 14 of age. The severity of colitis was assessed by histology and bowel cytokine gene expression by real time PCR. Bone mass and architecturewere evaluated by ex vivo DXA on femur and micro-computed tomography on femur and vertebra. Bodyweight gainwas similar in the two groups. After 4 weeks, colonwas 29% shorter in CRB-15 treatedmice (p<0.006), a sign of reduced inflammation. Histological analysis indicated a transmural infiltration of inflammatory cells, lymphoepithelial lesions and increased size of villi (histological score=4/6) in IgG2a treated mice, whereas colon from CRB-15 treated mice exhibited mild infiltration of inflammatory cells of the lamina propria, no mucosal damages and a minimal increased size of villi (histological score=1.6/6). Levels of TNFα, IL-17 and IL-6 mRNA in the colon were significantly reduced in CRB-15 treated mice (p<0.04 vs IgG2), indicating a decrease in colon inflammation. CRB-15 improved femur BMD (+10.6% vs IgG2a, p<0.002), vertebral trabecular bone volume fraction (BV/TV, +19.7% vs IgG2a, p<0.05) and thickness (+11.6% vs IgG2a, p<0.02). A modest but not significant increase in trabecular BV/TV was observed at the distal femur. Cortical thicknesswas also higher at themidshaft femur in CRB-15 treatedmice (+8.3% vs IgG2a, p<0.02). In conclusion, we confirm and extend our results about the effects of CRB-15 in colitis. Antagonizing IL-15 may exert favorable effects on intestinal inflammation and prevent bone loss and microarchitecture alterations induced by colitis. This article is part of a Special Issue entitled ECTS 2011. Disclosure of interest: B. Brounais-Le Royer Grant / Research Support from Novartis Consumer Health Foundation, S. Ferrari-Lacraz: none declared, D. Velin: none declared, X. Zheng: none declared, S. Ferrari: none declared, D. Pierroz: none declared.
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? Introduction ? Bone fracture healing and healing problems ? Biomaterial scaffolds and tissue engineering in bone formation - Bone tissue engineering - Biomaterial scaffolds - Synthetic scaffolds - Micro- and nanostructural properties of scaffolds - Conclusion ? Mesenchymal stem cells and osteogenesis - Bone tissue - Origin of osteoblasts - Isolation and characterization of bone marrow derived MSC - In vitro differentiation of MSC into osteoblast lineage cells - In vivo differentiation of MSC into bone - Factors and pathways controlling osteoblast differentiation of hMSC - Defining the relationship between osteoblast and adipocyte differentiation from MSC - MSC and sex hormones - Effect of aging on osteoblastogenesis - Conclusion ? Embryonic, foetal and adult stem cells in osteogenesis - Cell-based therapies for bone - Specific features of bone cells needed to be advantageous for clinical use - Development of therapeutic biological agents - Clinical application concerns - Conclusion ? Platelet-rich plasma (PRP), growth factors and osteogenesis - PRP effects in vitro on the cells involved in bone repair - PRP effects on osteoblasts - PRP effects on osteoclasts - PRP effects on endothelial cells - PRP effects in vivo on experimental animals - The clinical use of PRP for bone repair - Non-union - Distraction osteogenesis - Spinal fusion - Foot and ankle surgery - Total knee arthroplasty - Odontostomatology and maxillofacial surgery - Conclusion ? Molecular control of osteogenesis - TGF-β signalling - FGF signalling - IGF signalling - PDGF signalling - MAPK signalling pathway - Wnt signalling pathway - Hedgehog signalling - Notch signalling - Ephrin signalling - Transcription factors regulating osteoblast differentiation - Conclusion ? Summary This invited review covers research areas of central importance for orthopaedic and maxillofacial bone tissue repair, including normal fracture healing and healing problems, biomaterial scaffolds for tissue engineering, mesenchymal and foetal stem cells, effects of sex steroids on mesenchymal stem cells, use of platelet-rich plasma for tissue repair, osteogenesis and its molecular markers. A variety of cells in addition to stem cells, as well as advances in materials science to meet specific requirements for bone and soft tissue regeneration by addition of bioactive molecules, are discussed.
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Neural tissue has historically been regarded as having poor regenerative capacity but recent advances in the growing fields of tissue engineering and regenerative medicine have opened new hopes for the treatment of nerve injuries and neurodegenerative disorders. Adipose tissue has been shown to contain a large quantity of adult stem cells (ASC). These cells can be easily harvested with low associated morbidity and because of their potential to differentiate into multiple cell types, their use has been suggested for a wide variety of therapeutic applications. In this review we examine the evidence indicating that ASC can stimulate nerve regeneration by both undergoing neural differentiation and through the release of a range of growth factors. We also discuss some of the issues that need to be addressed before ASC can be developed as an effective cellular therapy for the treatment of neural tissue disorders.
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Embryonic stem cells (ESCs) offer attractive prospective as potential source of neurons for cell replacement therapy in human neurodegenerative diseases. Besides, ESCs neural differentiation enables in vitro tissue engineering for fundamental research and drug discovery aimed at the nervous system. We have established stable and long-term three-dimensional (3D) culture conditions which can be used to model long latency and complex neurodegenerative diseases. Mouse ESCs-derived neural progenitor cells generated by MS5 stromal cells induction, result in strictly neural 3D cultures of about 120-mum thick, whose cells expressed mature neuronal, astrocytes and myelin markers. Neurons were from the glutamatergic and gabaergic lineages. This nervous tissue was spatially organized in specific layers resembling brain sub-ependymal (SE) nervous tissue, and was maintained in vitro for at least 3.5 months with great stability. Electron microscopy showed the presence of mature synapses and myelinated axons, suggesting functional maturation. Electrophysiological activity revealed biological signals involving action potential propagation along neuronal fibres and synaptic-like release of neurotransmitters. The rapid development and stabilization of this 3D cultures model result in an abundant and long-lasting production that is compatible with multiple and productive investigations for neurodegenerative diseases modeling, drug and toxicology screening, stress and aging research.
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The aim of this study was to culture human fetal bone cells (dedicated cell banks of fetal bone derived from 14 week gestation femurs) within both hyaluronic acid gel and collagen foam, to compare the biocompatibility of both matrices as potential delivery systems for bone engineering and particularly for oral application. Fetal bone cell banks were prepared from one organ donation and cells were cultured for up to 4 weeks within hyaluronic acid (Mesolis(®)) and collagen foams (TissueFleece(®)). Cell survival and differentiation were assessed by cell proliferation assays and histology of frozen sections stained with Giemsa, von Kossa and ALP at 1, 2 and 4 weeks of culture. Within both materials, fetal bone cells could proliferate in three-dimensional structure at ∼70% capacity compared to monolayer culture. In addition, these cells were positive for ALP and von Kossa staining, indicating cellular differentiation and matrix production. Collagen foam provides a better structure for fetal bone cell delivery if cavity filling is necessary and hydrogels would permit an injectable technique for difficult to treat areas. In all, there was high biocompatibility, cellular differentiation and matrix deposition seen in both matrices by fetal bone cells, allowing for easy cell delivery for bone stimulation in vivo. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.
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Tissue engineering is a popular topic in peripheral nerve repair. Combining a nerve conduit with supporting adipose-derived cells could offer an opportunity to prevent time-consuming Schwann cell culture or the use of an autograft with its donor site morbidity and eventually improve clinical outcome. The aim of this study was to provide a broad overview over promising transplantable cells under equal experimental conditions over a long-term period. A 10-mm gap in the sciatic nerve of female Sprague-Dawley rats (7 groups of 7 animals, 8 weeks old) was bridged through a biodegradable fibrin conduit filled with rat adipose-derived stem cells (rASCs), differentiated rASCs (drASCs), human (h)ASCs from the superficial and deep abdominal layer, human stromal vascular fraction (SVF), or rat Schwann cells, respectively. As a control, we resutured a nerve segment as an autograft. Long-term evaluation was carried out after 12 weeks comprising walking track, morphometric, and MRI analyses. The sciatic functional index was calculated. Cross sections of the nerve, proximal, distal, and in between the two sutures, were analyzed for re-/myelination and axon count. Gastrocnemius muscle weights were compared. MRI proved biodegradation of the conduit. Differentiated rat ASCs performed significantly better than undifferentiated rASCs with less muscle atrophy and superior functional results. Superficial hASCs supported regeneration better than deep hASCs, in line with published in vitro data. The best regeneration potential was achieved by the drASC group when compared with other adipose tissue-derived cells. Considering the ease of procedure from harvesting to transplanting, we conclude that comparison of promising cells for nerve regeneration revealed that particularly differentiated ASCs could be a clinically translatable route toward new methods to enhance peripheral nerve repair.
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Support structures for dermal regeneration are composed of biodegradable and bioresorbable polymers, animal skin or tendons, or are bacteria products. The use of such materials is controversial due to their low efficiency. An important area within tissue engineering is the application of multipotent mesenchymal stromal cells (MSCs) to reparative surgery. The combined use of biodegradable membranes with stem cell therapy may lead to promising results for patients undergoing unsuccessful conventional treatments. Thus, the aim of this study was to test the efficacy of using membranes composed of anionic collagen with or without the addition of hyaluronic acid (HA) as a substrate for adhesion and in vitro differentiation of bone marrow-derived canine MSCs. The benefit of basic fibroblast growth factor (bFGF) on the differentiation of cells in culture was also tested. MSCs were collected from dog bone marrow, isolated and grown on collagen scaffolds with or without HA. Cell viability, proliferation rate, and cellular toxicity were analyzed after 7 days. The cultured cells showed uniform growth and morphological characteristics of undifferentiated MSCs, which demonstrated that MSCs successfully adapted to the culture conditions established by collagen scaffolds with or without HA. This demonstrates that such scaffolds are promising for applications to tissue regeneration. bFGF significantly increased the proliferative rate of MSCs by 63% when compared to groups without the addition of the growth factor. However, the addition of bFGF becomes limiting, since it has an inhibitory effect at high concentrations in culture medium.
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Les cellules dérivées de la moelle osseuse, principalement les cellules endothéliales progénitrices, sont réduites chez les patients souffrant de maladies cardiovasculaires. Leur mobilisation et leur incorporation aux sites de lésion vasculaire sont des évènements prépondérants dans l’accélération des processus de réendothélialisation. Dans un modèle murin, le 17β-estradiol favorise les processus de guérison vasculaire par la mobilisation et le recrutement des cellules endothéliales progénitrices dérivées de la moelle osseuse. Il existe présentement plusieurs stratégies afin d’augmenter la mobilisation des cellules progénitrices ainsi que leur incorporation à la paroi vasculaire. Cependant, peu d’études privilégient la livraison locale d’un nombre élevé de cellules progénitrices fonctionnelles par un véhicule biodégradable et leur maintien au site de lésion afin de favoriser la réendothélialisation ciblée. Un polymère d’intérêt pour cette application s’avère être le chitosan. Ce biopolymère non toxique et biodégradable est couramment utilisé dans l’ingénierie tissulaire et, depuis peu, est utilisé dans la guérison vasculaire. Le chitosan complexé à la phosphorylcholine voit sa solubilité s’accroître dans les solutions aqueuses ainsi que sa biocompatibilité cellulaire en condition physiologique. Le projet de ce mémoire visait donc : 1) à étudier in vitro, la capacité d’un polymère de chitosan complexé à la phosphorylcholine à influencer l’adhésion, la survie, la différenciation et la fonctionnalité cellulaire dans un modèle murin de culture mixte de cellules dérivées de la moelle osseuse et 2) de déterminer l’impact de la présence du 17β-estradiol sur ces mêmes comportements cellulaires. Nos travaux démontrent que la matrice de chitosan-phosphorylcholine s’avère compatible avec notre modèle de culture cellulaire. En effet, ce polymère est capable de promouvoir l’organisation et le développement des cellules dérivées de la moelle osseuse de façon comparable à la matrice normalement utilisée dans la croissance in vitro des cellules endothéliales progénitrices, la fibronectine. De plus, ce polymère n’a nullement compromis l’activité migratoire des cellules, laissant supposer qu’il pourrait éventuellement être un véhicule approprié pour effectuer une livraison cellulaire à un site de lésion. Il s’avère que le 17β-estradiol, lorsqu’ajouté au milieu de culture ou complexé au polymère de chitosan phosphorylcholine, est capable de moduler le comportement cellulaire, et ce, de façon différente. Le 17β-estradiol complexé au polymère de chitosan-phosphorylcholine démontre, par rapport à sa forme soluble, une plus grande aptitude à accroître le nombre de cellules hématopoïétiques ainsi que des cellules endothéliales progénitrices dérivées de la moelle osseuse in vitro. De plus, le 17β-estradiol complexé au polymère de chitosan-phosphorylcholine permet une amplification marquée des cellules endothéliales progénitrices et leur offre un support adéquat afin de favoriser la guérison vasculaire. L’ensemble de nos travaux suggère que le polymère de chitosan complexé à la phosphorylcholine en présence ou non de 17β-estradiol est une matrice compatible avec les cellules progénitrices dérivées de la moelle osseuse in vitro. Le 17β-estradiol complexé au polymère est toutefois plus efficace que sa forme soluble à promouvoir l’amplification du nombre de cellules progénitrices. Ce polymère représente un outil thérapeutique attrayant et une matrice de livraison d’agent bioactif prometteuse pour le recrutement cellulaire dans l’accélération de la guérison vasculaire.
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Part of the research described in this thesis is conducted in collaboration with Centre d' étude et de Recherche sur les Macromolécules (CERM), Université de Liège, Sart-Tilman, Belgium
Regenerative potential of corneal endothelium from patients with fuchs endothelial corneal dystrophy
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La dystrophie cornéenne endothéliale de Fuchs (FECD, pour l’abréviation du terme anglais « Fuchs endothelial corneal dystrophy ») est une maladie de l'endothélium cornéen. Sa pathogenèse est mal connue. Aucun traitement médical n’est efficace. Le seul traitement existant est chirurgical et consiste dans le remplacement de l’endothélium pathologique par un endothélium sain provenant de cornées de la Banque des yeux. Le traitement chirurgical, en revanche, comporte 10% de rejet immunologique. Des modèles expérimentaux sont donc nécessaires afin de mieux comprendre cette maladie ainsi que pour le développement de traitements alternatifs. Le but général de cette thèse est de développer un modèle expérimental de la FECD en utilisant le génie tissulaire. Ceci a été réalisé en trois étapes. 1) Tout d'abord, l'endothélium cornéen a été reconstruit par génie tissulaire en utilisant des cellules endothéliales en culture, provenant de patients atteints de FECD. Ce modèle a ensuite été caractérisé in vitro. Brièvement, les cellules endothéliales cornéennes FECD ont été isolées à partir de membranes de Descemet prélevées lors de greffes de cornée. Les cellules au deuxième ou troisième passages ont ensuite été ensemencées sur une cornée humaine préalablement décellularisée. Suivant 2 semaines de culture, les endothélia cornéens reconstruits FECD (n = 6) ont été évalués à l'aide d'histologie, de microscopie électronique à transmission et d’immunomarquages de différentes protéines. Les endothélia cornéens reconstruits FECD ont formé une monocouche de cellules polygonales bien adhérées à la membrane de Descemet. Les immunomarquages ont démontré la présence des protéines importantes pour la fonctionnalité de l’endothélium cornéen telles que Na+-K+/ATPase α1 et Na+/HCO3-, ainsi qu’une expression faible et uniforme de la protéine clusterine. 2) Deux techniques chirurgicales (DSAEK ; pour « Descemet stripping automated endothelial keratoplasty » et la kératoplastie pénétrante) ont été comparées pour la transplantation cornéenne dans le modèle animal félin. Les paramètres comparés incluaient les défis chirurgicaux et les résultats cliniques. La technique « DSAEK » a été difficile à effectuer dans le modèle félin. Une formation rapide de fibrine a été observée dans tous les cas DSAEK (n = 5). 3) Finalement, la fonctionnalité in vivo des endothélia cornéens reconstruits FECD a été évaluée (n = 7). Les évaluations in vivo comprenaient la transparence, la pachymétrie et la tomographie par cohérence optique. Les évaluations post-mortem incluaient la morphométrie des cellules endothéliales, la microscopie électronique à transmission et des immunomarquage de protéines liées à la fonctionnalité. Après la transplantation, la pachymétrie a progressivement diminué et la transparence a progressivement augmenté. Sept jours après la transplantation, 6 des 7 greffes étaient claires. La microscopie électronique à transmission a montré la présence de matériel fibrillaire sous-endothélial dans toutes les greffes d’endothelia reconstruits FECD. Les endothélia reconstruits exprimaient aussi des protéines Na+-K+/ATPase et Na+/HCO3-. En résumé, cette thèse démontre que les cellules endothéliales de la cornée à un stade avancé FECD peuvent être utilisées pour reconstruire un endothélium cornéen par génie tissulaire. La kératoplastie pénétrante a été démontrée comme étant la procédure la plus appropriée pour transplanter ces tissus reconstruits dans l’œil du modèle animal félin. La restauration de l'épaisseur cornéenne et de la transparence démontrent que les greffons reconstruits FECD sont fonctionnels in vivo. Ces nouveaux modèles FECD démontrent une réhabilitation des cellules FECD, permettant d’utiliser le génie tissulaire pour reconstruire des endothelia fonctionnels à partir de cellules dystrophiques. Les applications potentielles sont nombreuses, y compris des études physiopathologiques et pharmacologiques.
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Le traitement chirurgical des anévrismes de l'aorte abdominale est de plus en plus remplacé par la réparation endovasculaire de l’anévrisme (« endovascular aneurysm repair », EVAR) en utilisant des endoprothèses (« stent-grafts », SGs). Cependant, l'efficacité de cette approche moins invasive est compromise par l'incidence de l'écoulement persistant dans l'anévrisme, appelé endofuites menant à une rupture d'anévrisme si elle n'est pas détectée. Par conséquent, une surveillance de longue durée par tomodensitométrie sur une base annuelle est nécessaire ce qui augmente le coût de la procédure EVAR, exposant le patient à un rayonnement ionisants et un agent de contraste néphrotoxique. Le mécanisme de rupture d'anévrisme secondaire à l'endofuite est lié à une pression du sac de l'anévrisme proche de la pression systémique. Il existe une relation entre la contraction ou l'expansion du sac et la pressurisation du sac. La pressurisation résiduelle de l'anévrisme aortique abdominale va induire une pulsation et une circulation sanguine à l'intérieur du sac empêchant ainsi la thrombose du sac et la guérison de l'anévrisme. L'élastographie vasculaire non-invasive (« non-invasive vascular elastography », NIVE) utilisant le « Lagrangian Speckle Model Estimator » (LSME) peut devenir une technique d'imagerie complémentaire pour le suivi des anévrismes après réparation endovasculaire. NIVE a la capacité de fournir des informations importantes sur l'organisation d'un thrombus dans le sac de l'anévrisme et sur la détection des endofuites. La caractérisation de l'organisation d'un thrombus n'a pas été possible dans une étude NIVE précédente. Une limitation de cette étude était l'absence d'examen tomodensitométrique comme étalon-or pour le diagnostic d'endofuites. Nous avons cherché à appliquer et optimiser la technique NIVE pour le suivi des anévrismes de l'aorte abdominale (AAA) après EVAR avec endoprothèse dans un modèle canin dans le but de détecter et caractériser les endofuites et l'organisation du thrombus. Des SGs ont été implantés dans un groupe de 18 chiens avec un anévrisme créé dans l'aorte abdominale. Des endofuites de type I ont été créés dans 4 anévrismes, de type II dans 13 anévrismes tandis qu’un anévrisme n’avait aucune endofuite. L'échographie Doppler (« Doppler ultrasound », DUS) et les examens NIVE ont été réalisés avant puis à 1 semaine, 1 mois, 3 mois et 6 mois après l’EVAR. Une angiographie, une tomodensitométrie et des coupes macroscopiques ont été réalisées au moment du sacrifice. Les valeurs de contrainte ont été calculées en utilisant l`algorithme LSME. Les régions d'endofuite, de thrombus frais (non organisé) et de thrombus solide (organisé) ont été identifiées et segmentées en comparant les résultats de la tomodensitométrie et de l’étude macroscopique. Les valeurs de contrainte dans les zones avec endofuite, thrombus frais et organisé ont été comparées. Les valeurs de contrainte étaient significativement différentes entre les zones d'endofuites, les zones de thrombus frais ou organisé et entre les zones de thrombus frais et organisé. Toutes les endofuites ont été clairement caractérisées par les examens d'élastographie. Aucune corrélation n'a été trouvée entre les valeurs de contrainte et le type d'endofuite, la pression de sac, la taille des endofuites et la taille de l'anévrisme.
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The development of versatile bioactive surfaces able to emulate in vivo conditions is of enormous importance to the future of cell and tissue therapy. Tuning cell behaviour on two-dimensional surfaces so that the cells perform as if they were in a natural three-dimensional tissue represents a significant challenge, but one that must be met if the early promise of cell and tissue therapy is to be fully realised. Due to the inherent complexities involved in the manufacture of biomimetic three-dimensional substrates, the scaling up of engineered tissue-based therapies may be simpler if based upon proven two-dimensional culture systems. In this work, we developed new coating materials composed of the self-assembling peptide amphiphiles (PAs) C16G3RGD (RGD) and C16G3RGDS (RGDS) shown to control cell adhesion and tissue architecture while avoiding the use of serum. When mixed with the C16ETTES diluent PA at 13 : 87 (mol mol-1) ratio at 1.25 times 10-3 M, the bioactive {PAs} were shown to support optimal adhesion, maximal proliferation, and prolonged viability of human corneal stromal fibroblasts ({hCSFs)}, while improving the cell phenotype. These {PAs} also provided stable adhesive coatings on highly-hydrophobic surfaces composed of striated polytetrafluoroethylene ({PTFE)}, significantly enhancing proliferation of aligned cells and increasing the complexity of the produced tissue. The thickness and structure of this highly-organised tissue were similar to those observed in vivo, comprising aligned newly-deposited extracellular matrix. As such, the developed coatings can constitute a versatile biomaterial for applications in cell biology, tissue engineering, and regenerative medicine requiring serum-free conditions.
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Differentiated human neural stem cells were cultured in an inert three-dimensional (3D) scaffold and, unlike two-dimensional (2D) but otherwise comparable monolayer cultures, formed spontaneously active, functional neuronal networks that responded reproducibly and predictably to conventional pharmacological treatments to reveal functional, glutamatergic synapses. Immunocytochemical and electron microscopy analysis revealed a neuronal and glial population, where markers of neuronal maturity were observed in the former. Oligonucleotide microarray analysis revealed substantial differences in gene expression conferred by culturing in a 3D vs a 2D environment. Notable and numerous differences were seen in genes coding for neuronal function, the extracellular matrix and cytoskeleton. In addition to producing functional networks, differentiated human neural stem cells grown in inert scaffolds offer several significant advantages over conventional 2D monolayers. These advantages include cost savings and improved physiological relevance, which make them better suited for use in the pharmacological and toxicological assays required for development of stem cell-based treatments and the reduction of animal use in medical research.