Engineering biomimetic zonal properties in fibre-reinforced hydrogels for functional cartilage tissue engineering <i>in vitro</i>.
機能的軟骨組織工学のための繊維強化ハイドロゲルにおける生体模倣的な層状特性の工学的実現 (機械翻訳の邦題)
記録の確認項目
- 研究デザイン
- その他の原著論文
- 対象
- 未確定
- 出版年
- 2025
- 出典
- doi.org
- 抄録の表示
- 表示あり
- 出版状態
- 有効な記録
- 状態確認日
- 2026/08/17
- 収集日
- 2026/08/04
- 鮮度
- 確認期限内
- 確認段階
- 自動処理
- 記録状態
- 公開
日本語要約(機械生成)
本研究では、ヒト関節軟骨の深さ依存的な圧縮特性を模倣するため、光架橋性ゼラチン-ヒアルロン酸ハイドロゲルに多相性ポリカプロラクトン微小繊維足場を強化した複合材料を開発した。メルトエレクトロライティングにより繊維間隔200、400、800μmの単相および多相勾配足場を作製し、ハイドロゲルに埋め込んだ。力学試験と有限要素解析により、繊維構造が圧縮弾性率と間質液負荷支持に及ぼす影響を評価し、デジタル画像相関法により圧縮時の深さ依存的なひずみ分布を確認した。さらに、この複合材料がヒト関節軟骨細胞の高い生存率、軟骨形成能の再分化、ヒアリン様組織形成を支持することを示した。これらの結果から、本材料がin vitroで天然軟骨の主要な生体力学的特性を再現し、機能的な軟骨組織工学モデルの開発に貢献することが示された。
この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。
抄録
The functional regeneration of human articular cartilage is hampered by a lack of biomaterials and tissue engineering strategies that adequately capture the physiological depth-dependent compression properties of native tissue. Here, we demonstrate that photocrosslinkable gelatin-hyaluronic acid hydrogels reinforced with multiphasic polycaprolactone microfibre scaffolds form biomimetic soft network composites that serve as in vitro models mimicking the compressive and depth-dependent deformation characteristics of human cartilage. Mono- and multi-phasic gradient scaffolds with fibre spacings of 200, 400, and 800 μm were manufactured using melt electrowriting and embedded in the photocrosslinkable hydrogel system. Mechanical testing combined with finite element analysis revealed how defined microfibre architecture is altered and influences compressive moduli and interstitial fluid load support to mimic the loading response of native articular cartilage in our in vitro model. Digital image and volume correlations demonstrated depth-dependent strain fields in the fibre-reinforced constructs in response to compression, demonstrating biomimetic depth-dependent behaviour. Lastly, we demonstrate that these fibre-reinforced hydrogels support high cell viability, chondrogenic redifferentiation and hyaline-like tissue formation by expanded human articular chondrocytes in vitro. Together, this study demonstrates that, in vitro, these hydrogels reinforced with gradient scaffolds successfully recapitulate key biomechanical traits of native articular cartilage, toward the development of improved models for functional cartilage tissue engineering.
DOI 10.1016/j.mtbio.2025.102550
PMID 41322147
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