Mesenchymal stromal cells (MSCs) exhibit remarkable plasticity and the ability to differentiate into multiple lineages, including chondrocytes and osteoblasts. However, the precise mechanisms governing their differentiation remain under investigation. This study explores the influence of mechanical stimulation on MSC fate using a mechanically active Organ-on-Chip (OoC) platform. By applying different mechanical cues, their effects were assessed on chondrogenic and osteogenic differentiation within a controlled microfluidic environment. Additionally, this work introduces Streaming Potential (SP) measurements as an innovative, non-invasive technique for real-time monitoring of cartilage-like tissue maturation and degradation at the microscale. SP, which arises from electrokinetic phenomena within the extracellular matrix, offers valuable insights into cartilage integrity and holds promise as a biomarker in regenerative medicine. Results demonstrated that specific mechanical stimulations promote both chondrogenic differentiation and osteogenic commitment. Furthermore, SP measurements proved sensitive to extracellular matrix composition, revealing a correlation between cartilage-like tissue formation and increased SP values. These findings highlight the potential of SP as an online sensing method for tissue engineering applications. Overall, the combination of mechanical and biochemical cues plays a crucial role in regulating MSC differentiation, reinforcing the importance of mechanotransduction in tissue engineering.

Le cellule stromali mesenchimali (MSCs) possiedono una notevole plasticità e la capacità di differenziarsi in molteplici linee cellulari, tra cui condrociti e osteoblasti. Tuttavia, i meccanismi precisi che regolano la loro differenziazione sono ancora oggetto di studio. Questo lavoro esplora l’influenza della stimolazione meccanica sul destino delle MSC utilizzando una piattaforma Organ-on-Chip (OoC) meccanicamente attiva. Applicando diversi stimoli meccanici, sono stati valutati i loro effetti sulla differenziazione condrogenica e osteogenica in un ambiente microfluidico controllato. Inoltre, questa ricerca introduce le misurazioni del potenziale di streaming (SP) come tecnica innovativa e non invasiva per il monitoraggio in tempo reale della maturazione e della degradazione del tessuto cartilagineo alla microscala. Il potenziale di streaming, generato da fenomeni elettrocinetici all’interno della matrice extracellulare, fornisce preziose informazioni sull’integrità della cartilagine e si prospetta come un potenziale biomarcatore in medicina rigenerativa. I risultati hanno dimostrato che specifiche stimolazioni meccaniche favoriscono sia la differenziazione condrogenica che l’impegno osteogenico. Inoltre, le misurazioni del potenziale di streaming si sono rivelate sensibili alla composizione della matrice extracellulare, evidenziando una correlazione tra la formazione di tessuto cartilagineo e l’aumento dei valori di SP. Questi risultati sottolineano il potenziale dello SP come metodo di monitoraggio online per applicazioni di ingegneria tissutale. Nel complesso, la combinazione di segnali meccanici e biochimici gioca un ruolo cruciale nella regolazione della differenziazione delle MSC, rafforzando l’importanza della meccanotrasduzione nelle strategie di ingegneria dei tessuti.