MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
■001000017164501
■00520250211153010
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798384044741
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31631444
■035    ▼a(MiAaPQ)umichrackham005806
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a574
■1001  ▼aDePalma,  Samuel  J.
■24510▼aIntegrated  Extracellular  Matrix  Mimetic  Biomaterials  and  Microfabricated  Platforms  for  Studying  Mechanobiology  in  Cardiomyocyte  Maturation  and  Cardiac  Disease
■260    ▼a[Sl]▼bUniversity  of  Michigan▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a335  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-03,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Baker,  Brendon  M.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  Michigan,  2024.
■520    ▼aThe  mechanical  function  of  the  myocardium  is  dictated  by  contractile  cardiomyocytes  (CMs)  and  the  fibrous  extracellular  matrix  (ECM)  that  surrounds,  organizes,  and  supports  bundles  of  CMs.  Previous  studies  have  implicated  ECM  mechanics  in  driving  cardiac  tissue  assembly  and  overall  contractile  function  through  mechanosensitive  CM-ECM  adhesion  complexes  called  costameres.  However,  due  to  limitations  in  existing  engineered  models  of  myocardium  which  require  the  inclusion  of  stromal  cells  or  lack  orthogonal  mechanical  control  over  matrix  properties,  how  CMs  sense  and  respond  to  specific  mechanical  microenvironmental  cues  has  not  been  established.  Therefore,  the  focus  of  this  dissertation  is  to  develop  improved  in  vitro  models  of  the  cardiac  ECM  to  advance  our  understanding  of  how  microenvironmental  mechanics  impact  cardiac  tissue  assembly  and  function  in  both  healthy  and  diseased  contexts.First,  this  thesis  reviews  the  vast  array  of  engineered  heart  tissue  platforms  that  have  been  previously  developed  to  study  the  maturation  of  induced  pluripotent  stem  cell-derived  cardiomyocytes  (iPSC-CMs)  and  the  utility  of  these  platforms  for  studying  CM  maturation,  modeling  disease  processes,  or  screening  drugs  for  cardiotoxicity.  Through  an  in-depth  meta-analysis  of  300  manuscripts,  we  highlight  the  vast  array  of  iPSC-CM  differentiation  protocols,  iPSC-CM  maturation  techniques,  and  analysis  methods  used  to  generate  and  assess  previously  established  in  vitro  cardiac  model  systems  and  note  significant  progress  in  the  field  over  time.  Additionally,  we  discuss  opportunities  to  unify  and  compare  these  various  techniques  by  using  common  controls  and  tunable  engineered  heart  tissue  platforms,  enabling  continued comprehensive  benchmarking  of  progress  in  developing  physiological  relevant  models  of  the  adult  myocardium.Next,  we  describe  the  development  and  characterization  of  two  biomaterial  platforms  composed  of  electrospun  dextran  vinyl  sulfone  (DVS)  fiber  matrices  that  recapitulate  the  architecture  and  mechanics  of  collagen  fiber  networks  that  scaffold  CMs.  Taking  inspiration  from  previously  established  engineered  heart  tissue  models,  these  cardiac  microtissues  systems  enable  orthogonal  tuning  of  various  biophysical  and  biochemical  properties  of  the  cardiac  microenvironment.  Using  these  platforms,  we  define  a  set  of  scaffold  parameters  that  drive  the  efficient  assembly  of  functional  myocardial  syncytia  and  promote  both  structural  and  functional  maturation  of  iPSC-CMs.  In  particular,  we  demonstrate  that  iPSC-CM  mechanosensing  of  changes  in  matrix  stiffness  underlies  the  formation  of  costameres  which  corresponds  to  greater  structural,  electrical,  and  contractile  maturity  of  engineered  cardiac  tissues.Finally,  this  thesis  describes  a  platform  using  the  same  fibrous  DVS  matrices  that  enables  co-culture  of  cardiac  fibroblasts  and  iPSC-CMs  to  explore  how  biophysical  and  biochemical  microenvironmental  cues  impact  heterocellular  signaling  in  the  heart.  As  fibroblasts  sit  within  the  collagen  networks  between  CMs  in  the  native  myocardium,  bilayer  tissues  composed  of  CMs  and  cardiac  fibroblasts  separated  by  synthetic  ECM-mimetic  matrices  were  utilized  for  two  major  objectives:  1)  examining  how  cardiac  fibroblasts  sense  and  respond  to  mechanical  changes  of  fibrous  matrices,  and  2)  dissecting  how  physical  and  paracrine  signaling  between  CMs  and  fibroblasts  regulates  fibroblast  quiescence  versus  fibrogenic  activation.Overall,  the  work  presented  in  this  dissertation  integrates  stem  cells,  biomaterials,  tissue  engineering,  and  microfabrication  approaches  to  develop  highly  tunable  cardiac  microtissue  platforms  to  study  how  microenvironmental  cues  influence  fundamental  biological  processes involved  in  cardiac  tissue  assembly,  healthy  function,  or  disease.  The  results  presented  here  help  inform  the  design  of  biomaterial  scaffolds  for  use  in  engineered  tissue  replacement  therapies  and  provide  new  insights  into  how  cellular  mechanosensing  in  the  heart  regulates  tissue  development  and  disease  processes.
■590    ▼aSchool  code:  0127.
■650  4▼aCellular  biology
■650  4▼aBiomedical  engineering
■650  4▼aMaterials  science
■653    ▼aCardiac  tissue  engineering
■653    ▼aExtracellular  matrix
■653    ▼aStem  cell
■653    ▼aCardiomyocytes
■653    ▼aMechanobiology
■653    ▼aElectrospinning
■690    ▼a0541
■690    ▼a0379
■690    ▼a0794
■71020▼aUniversity  of  Michigan▼bBiomedical  Engineering.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-03B.
■790    ▼a0127
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17164501▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

미리보기

내보내기

chatGPT토론

Ai 추천 관련 도서