Possibility of using the infrapatellar (Hoffa’s) fat pad as a source of autologous stem cells

Stem cells are the basis for the creation of tissue-engineered structures in regenerative medicine. The most well-studied sources of stem cells are the embryo and bone marrow. The use of embryonic cells is associated with ethical problems, and the collection of bone marrow is accompanied by invasive procedures. Using adipose tissue as a source of stem cells avoids these problems. But the collection of adipose tissue requires additional interventions, which does not exclude the occurrence of cosmetic defects. Aim of the study was to investigate the possibility of using mesenchymal stem cells (MSCs) isolated from the infrapatellar (Hoffa’s) fat pad.Material and methods. As a source of MSCs, tissue samples of Hoffa’s fat pad removed during the operation were used (8 cases), as a control - MSCs isolated from human adipose tissue (6 cases). MSCs were isolated using an enzymatic method. At the 3rd passage, phenotyping with specific antibodies against CD34, CD45, CD73, CD90, CD105 was performed by flow cytometry. Differentiation in the chondro- and osteogenic direction was carried out at the 3rd passage with the appropriate differentiation media. Chondrogenic differentiation was confirmed by staining with alcian blue, osteogenic - staining according to von Kossa.Results and discussion. Statistically significant decrease in CD105 expression, increase in CD73, CD34 expression and lack of adequate differentiation under standard conditions of differentiation media by MSCs isolated from the Hoffa’s fat pad compared to control was found. The data obtained indicate a discrepancy between the cells isolated from the Hoffa’s fat pad and the requirements for MSCs.Conclusion. The infrapatellar (Hoffa’s) fat pad_cannot be used as a source of standardized MSCs

Properties Of The Hard X-ray Radiation From The Black Hole Candidates: Cygnus X-1 And 1E1740.7-2942

The entire dataset of the GRANAT/SIGMA observations of Cyg X-1 and 1E1740.7-2942 in 1990-1994 was analyzed in order to search for correlations between primary observational characteristics of the hard X-ray (40-200 keV) emission - hard X-ray luminosity, hardness of the spectrum (quantified in terms of the best-fit thermal bremsstrahlung temperature kT) and the RMS of short-term flux variations. Although no strict point-to-point correlations were detected certain general tendencies are evident. It was found that for Cyg X-1 the spectral hardness is in general positively correlated with relative amplitude of short-term variability. The correlation of similar kind was found for X-ray transient GRO J0422+32 (X-ray Nova Persei 1992). For both sources an approximate correlation between kT and L_X was found. At low hard X-ray luminosity - below 10E37 erg/sec - kT increases with L_X. At higher luminosity the spectral hardness depends weaker or does not depend at all on the hard X-ray luminosity. The low luminosity end of these approximate correlations (low kT and low RMS) corresponds to extended episodes of very low hard X-ray flux occurred during SIGMA observations.Comment: 6 pages, 7 figures, uses mn.sty, epsf.sty, psfig.tex; Accepted for publication in MNRAS; Also available at http://hea.iki.rssi.ru/~sik/PAPERS/mnras97.ps.gz (gzipped PostScript

Responsibility Analysis by Abstract Interpretation

Given a behavior of interest in the program, statically determining the corresponding responsible entity is a task of critical importance, especially in program security. Classical static analysis techniques (e.g. dependency analysis, taint analysis, slicing, etc.) assist programmers in narrowing down the scope of responsibility, but none of them can explicitly identify the responsible entity. Meanwhile, the causality analysis is generally not pertinent for analyzing programs, and the structural equations model (SEM) of actual causality misses some information inherent in programs, making its analysis on programs imprecise. In this paper, a novel definition of responsibility based on the abstraction of event trace semantics is proposed, which can be applied in program security and other scientific fields. Briefly speaking, an entity ER is responsible for behavior B, if and only if ER is free to choose its input value, and such a choice is the first one that ensures the occurrence of B in the forthcoming execution. Compared to current analysis methods, the responsibility analysis is more precise. In addition, our definition of responsibility takes into account the cognizance of the observer, which, to the best of our knowledge, is a new innovative idea in program analysis.Comment: This is the extended version (33 pages) of a paper to be appeared in the Static Analysis Symposium (SAS) 201

ЗАСЕЛЕНИЕ ДЕМИНЕРАЛИЗОВАННОГО КОСТНОГО МАТРИКСА КЛЕТКАМИ ХОНДРОГЕННОГО РЯДА

Aim To determine optimal approaches of demineralized bone tissue processing after preservation to ensure efficient seeding of chondrocytes. Methods Demineralized bone matrix specimens sized 1 x 1 x 1 cm3 were used in the experiment. A purification method ensuring the removal of cytotoxic substances from the matrices has been developed. It consists of a multi-stage soaking of the specimens in H2O, 0.1H NaOH, 1N NaOH, H2O and DPBS until a neutral pH is reached. After chemical purification (a 3-stage process), all the specimens were subjected to sonication for 1 minute at 5W to improve cell adhesion. The water was changed after each exposure. Then, the water was replaced to DPBS and the specimens were sonicated for 1 minute at 5W. After it, the sample was placed in a neutral medium (pH 7.0). The matrices undergoing sonicated procession were seeded with cells. Hyaline cartilage of minipigs was used as a source of the cells. Chondrocytes were isolated using collagenase II digestion and cultured for 20 days in the culture flasks. Passage 1 chondrocytes were seeded on the matrices. DBM were pretreated with a 1% gelatin solution to improve the efficiency of cell seeding. The microtitration viability test estimating the impact of the extract obtained during sonation cycles on cell viability was performed to determine whether these matrices may be seeded with chondrocytes. The test was performed on the lag- and log-phase cells. The effect of the extract on the cells lasted around 3 days. Results Extract-treated chondrocytes during the lag-phase showed a direct dose-dependent cytotoxic effect, compared to extract-treated chondrocytes during the log-phase. Low efficiency of DBM was associated with both, the stringent requirements for the manufacturing process of DBM and the subsequent matrices processing, including the cell growth phases. The increased cell migration depth into the matrices resulted in the disturbances of the microcirculation, leading to the insufficient cell feeding and slowed down metabolic processes. Conclusion The efficiency of DBM cell seeding depends on the matrix processing, its cytotoxic effect and architectonics. The problem of slowing down the metabolism of cells in DMB may be solved by the application of the combined purification technique, i.e. chemical and ultrasonic purification methods. The obtained results prove the necessity of using mechanical and electrical stimuli for the normal functioning of bone and cartilage tissue cells within the matrix.Цель Поиск эффективных способов обработки деминерализованной костной ткани после консервации для эффективного заселения хондроцитами. Материалы и методы В качестве материала исследования использовали деминерализованный костный матрикс размером 1 х 1 х 1 см³. Для удаления цитотоксических веществ из матриц разработан способ очистки, заключающийся в поэтапном замачивании образца в Н2О, растворе 0,1 Н NaOH, растворе 1 н NaOH, Н2О и DPBS до нейтрального pH. Для улучшения клеточной адгезии на матрицах, на последние перед заселением воздействовали ультразвуком. На образец, прошедший химическую очистку 3 раза, воздействовали ультразвуком в течение 1 минуты и W = 5. После каждого воздействия, воду в емкости меняли. После этого воду в емкости сменили на DPBS и обрабатывали ультразвуком в течение 1 минуты и W = 5. После окончания процедур образец находился в нейтральной среде (pH 7,0). Обработанные таким способом матрицы заселяли клетками. В качестве источника клеток для заселения, была выбрана ткань гиалинового хряща мини-поросенка. Хондроциты выделяли стандартным способом с применением коллагеназы II типа и культивировали в течение 20 суток в культуральных флаконах. Матрицы заселяли хондроцитами 1 пассажа. Для повышения эффективности заселения костного матрикса клетками был апробирован способ предварительной обработки деминерализованной костной ткани 1% раствором желатина. Для определения пригодности матрикса к заселению его хондроцитами использовали микротитрационный тест влияния экстракта, получаемого в ходе ультразвуковой обработки матрицы, на жизнеспособность клеток. Тест проводили на лаг- и лог-фазах роста клеток. Воздействие экстракта на клетки длилось 3 суток. Результаты Показано, что обработка хондроцитов экстрактом на этапе лаг-фазы роста культуры оказывает прямой дозозависимый цитотоксический эффект, в отличие от эффекта обработки хондроцитов в фазе логарифмического роста культуры. Показано, что низкая эффективность заселения деминерализованного костного матрикса связана не только с жесткими условиями изготовления ДКМ, но и от условий последующей подготовки матрицы, фазы роста заселяемой клеточной культуры. С увеличением глубины миграции клеток вглубь матрицы нарушается микроциркуляция, что ведет к недостаточному обеспечению клеток в тканеинженерной конструкции питанием и замедлению метаболических процессов. Заключение Эффективность равномерного заселения деминерализованного костного матрикса клетками связана не только с условиями обработки матрикса, выраженным цитотоксическим эффектом, но и с его архитектоникой. Проблема замедления метаболизма клеток в тканеинженерной конструкции решается путем комбинированного метода очистки ДКМ химическим и ультразвуковым способом. Полученные результаты свидетельствуют о необходимости применении механических и электрических стимулов для нормального функционирования клеток костной и хрящевой ткани внутри матрицы

ОСОБЕННОСТИ РЕГЕНЕРАЦИИ КОСТНОЙ ТКАНИ ТЕЛ ПОЗВОНКОВ НА ОСНОВЕ ОСТЕОТРАНСПЛАНТАТА В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

Aim. To assess osteogenic potentialities of a three-di-   components, enzymes and vessels with endothelial lining. mensional osteograft in a mini pig model with artificial   Structural composition of the osteograft is an analogue of vertebral body defect. The osteograft consists of osteo-               embryonic bone tissue, which was the basis for examining the regenerative potentialities of the osteograft in the ex-periment.Methods. The osteograft was implanted in the defect of the lumbar vertebral body of minipig (6 months old). The animals were withdrawn from the experiment in the period from 14 days to 6 months. In the control series, autobone was implanted in a similar defect. The preparations were examined by morphological methods, and bone tissue density was assessed by MSCT.Results. Regeneration and integration of the bone tissue of the vertebral body with the defect replaced by the osteograft was by primary angiogenic osteogene sis within one month due to the structural components of the osteograft. When the defect is replaced by autograft, the regeneration and integration of the bone tissue of the vertebral body occur within six months due to the structural components of the recipient.Conclusion. Formation of the common blood flow of the transplant and recipient vessels is both a factor of integration of the transplant into the homeostatic system of the recipient, and a pathogenic mechanism for optimizing the regeneration of bone tissue defect on the basis of the graft.Цель. На экспериментальной модели артифициального дефекта тела позвонка мини-поросенка исследованы остеогенные потенции трехмерного остеотрансплантата. Остеотрансплантат состоит из клеток остеогенного ряда, матрикса, содержащего костные белки, минеральные компоненты, ферменты и сосуды с эндотелиальной выстилкой. Структурная композиция остетрансплантата является аналогом эмбриональной костной ткани, что явилось основанием для исследования регенераторных потенций остеотрансплантата в эксперименте.Материалы и методы. В дефект тела поясничного позвонка мини-поросенка (6 месяцев) имплантировали остеотрансплантат. Животных выводили из эксперимента в сроки от 14 дней до 6 месяцев. В контрольной серии в подобный дефект имплантировали аутокость. Препараты исследова ескими методами, плотность костной ткани оценивали методом МСКТ.Результаты. Регенерация и интеграция костной ткани тела позвонка при замещении остеотрансплантатом происходит первичным ангиогенным остеогенезом за счет структурных компонентов остеотрансплантата в течение одного месяца. Регенерация и интеграция  сплантатом происходит за счет структурных компонентов реципиента в течение шести месяцев.Выводы. Формирование общего кровотока трансплантата и сосудов реципиента является фактором интеграции трансплантантата в гомеостатическую систему реципиента и патогенетическим механизмом оптимизации регенерации дефекта костной ткани на основе трансплантата

СВОЙСТВА ДЕМИНЕРАЛИЗОВАННОГО КОСТНОГО МАТРИКСА ДЛЯ БИОИНЖЕНЕРИИ ТКАНЕЙ

The purpose. Determination of tissues of physico-mechanical properties of demineralized bone matrix of spongy and compact human bone important for bioengineering.Material and Methods.The methods for studying micromorphological, piezoelectric and transport properties, adapted for measuring the materials of potential scaffolds.Results. The results of studying the physico-mechanical properties of the demineralized bone matrix of spongy and compact human bones are presented. It is shown that the demineralized spongy bone possesses the best characteristics of the pore system for the colonization of matrix cells. The tensile strength and modulus of elasticity of samples from the demineralized heads of the femurs extracted during the initial hip arthroplasty vary widely. The modulus of elasticity varied from 50 to 250 MPa, and the ultimate strength was from 1.1 to 5.5 MPa.Conclusion. Methods for measuring micromorphological, piezoelectric and transport properties for materials of potential matrices were developed and / or adapted. It is shown that in the samples of materials from the human bone, these characteristics, as a rule, vary considerably. Proceeding from this, it becomes obvious that the development of protocols of measurement methods of the above listed properties is an important work for the creation of technology of bioengineering of tissue implants for reconstructive surgery. Цель. Определение значимых для биоинженерии тканей физико-механических свойств деминерализованного костного матрикса губчатой и компактной кости человека.Материалы и методы. Перечислены методы исследования микроморфологических, пьезоэлектрических и транспортных свойств, адаптированные для измерения у материалов потенциальных матриц.Результаты. Приведены результаты исследования физико-механических свойств деминерализованного костного матрикса губчатой и компактной кости человека. Показано, что деминерализованная губчатая кость обладает наилучшими характеристиками поровой системы для заселения матриксов клетками. Предел прочности и модуль упругости образцов из деминерализованных головок бедренных костей, извлеченных в ходе первичного эндопротезирования тазобедренного сустава, изменяются в широких пределах. Модуль упругости изменялся от 50 до 250 МПа, а предел прочности – от 1,1 до 5,5 МПа.Заключение. Были отработаны и/или адаптированы методы измерений микроморфологических, пьезоэлектрических и транспортных свойств у материалов потенциальных матриц. Показано, что у образцов материалов из кости человека данные характеристики, как правило, значительно варьируют. Исходя из этого, становится очевидным, что отработка протоколов методов измерения вышеперечисленных свойств является важной работой для создания технологии биоинженерии тканевых имплантатов для восстановительной хирургии.

Migrations and Macroeconomic Processes in Post-socialist Russia: Regional Aspect

Note: 757