Method Article

الطعوم الوعائية الهندسة البيولوجية ، عن طريق بناء مفاعل حيوي نابض

DOI:

10.3791/2646

⸱

June 14th, 2011

 , 
1Department of Biomedical Engineering, Yale University, 2Department of Anesthesiology, Yale University School of Medicine

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد وضعت مجموعتنا نظام الثقافة مفاعل حيوي الذي يحاكي تؤكد نابض الفسيولوجية للنظام القلب والأوعية الدموية لتجديد زرع صغيرة قطرها ترقيع الأوعية الدموية.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد كرس الكثير من الجهد لتطوير وتعزيز منهجية لتجديد وظيفية صغيرة قطرها يتجاوز الشرايين. في البيئة الفسيولوجية ، وكلاهما مطلوب تحفيز الميكانيكية والكيميائية للحفاظ على التنمية السليمة وظيفة 1،2 الأوعية الشريانية.

تم تصميم أنظمة الثقافة مفاعل حيوي وضعتها مجموعتنا لدعم تجديد السفينة ضمن بيئة الكيماوي والميكانيكية التي تسيطر على وجه التحديد تحاكي السفن الأم. جمعيتنا مفاعل حيوي وإجراءات الصيانة بسيطة نوعا ما ومتكررة للغاية 3،4. هي المصنفة خلايا العضلات الملساء (SMCs) على حمض polyglycolic أنبوبي (PGA) أن شبكة مترابطة عبر أنابيب من السيليكون ومتوافقة مع مثقف في مفاعل حيوي مع أو بدون تحفيز نابض لمدة تصل إلى 12 أسبوعا. هناك أربع سمات رئيسية تميز مفاعل حيوي لدينا من بعض أسلافه. 1) خلافا للأنظمة التي تحاكي ثقافة أخرى فقط البيوكيميائية المحيطة الأوعية الدموية الأصلية ، مفاعل حيوي لدينا أيضا بإنشاء البيئة الفسيولوجية نابض عن طريق تطبيق سلالة شعاعي دوري للسفن في مجال الثقافة. 2) ويمكن تربيتها السفن المهندسة متعددة في وقت واحد في ظل ظروف الميكانيكية المختلفة داخل بيئة الكيميائية الخاضعة للرقابة. 3) ومفاعل حيوي يسمح طبقة أحادية من الخلايا البطانية (EC) لتكون مغلفة بسهولة على الجانب اللمعية السفن هندسيا لزرع النماذج الحيوانية. 4) يمكن للمفاعل حيوي لدينا تراوحت أيضا السفن الثقافة هندسيا مع حجم قطرها مختلفة من 1 مم إلى 3 مم ، وتوفير الجهد لتكييف كل فرد مفاعل حيوي لتتناسب مع حجم قطرها محددة.

هندسة السفن مثقف في مفاعل حيوي لدينا تشبه الأوعية الدموية الأصلي تشريحيا إلى حد ما. الخلايا الموجودة في جدران الأوعية التعبير عن علامات النضج SMC مقلص مثل العضلات الملساء ميوسين الثقيلة سلسلة (SMMHC) 3. وتودع وكمية كبيرة من الكولاجين داخل المصفوفة خارج الخلية ، والتي هي المسؤولة عن القوة الميكانيكية النهائي للهندسة السفن 5. تحليل البيوكيميائية يشير أيضا إلى أن محتوى الكولاجين السفن هندسيا هو مماثلة لتلك الشرايين الأصلية 6. الأهم من ذلك ، وإعادة إنشاء مفاعل حيوي نابض باستمرار السفن التي يحمل الخواص الميكانيكية التي تسمح التجارب الناجحة في غرس 3،7 النماذج الحيوانية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تعديل هذه مفاعل حيوي للسماح للمزيد من الوقت الحقيقي وتقييم ومتابعة إعادة عرض الكولاجين مع مرور الوقت ، غير جراحية ، وذلك باستخدام المجهر الضوئي غير الخطي (NLOM) 8. وختاما ، ينبغي لهذه مفاعل حيوي بمثابة منصة مثالية لدراسة الآليات الأساسية التي تنظم تجديد الطعوم الصغيرة القطر وظيفية في الأوعية الدموية.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الأوتوكلاف

تجميع والأوتوكلاف أنابيب لنظام تدفق ومكونات مفاعل حيوي (مفاعل حيوي نفسها وغطاء سدادة سيليكون) كما أمرهم في الشكل 1 والشكل 2. تغذية أنبوب موصل الذكور واحدة على نهاية ونهاية مفتوحة على الجانب الآخر. يتم إدراج ثلاثة أجزاء قصيرة من خلال أنابيب من السيليكون غطاء لتبادل الغاز.

1. شبكة الخياطة PGA

  1. شبكة لخفض PGA 1.1cm X ~ ورقة 8cm (هذا يعتمد على حجم مفاعل حيوي).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نوعية السفن هندسيا هو في جزء كبير منه تمليه نوعية SMCs المستخدمة في زراعة الأنسجة. الجوانب الحاسمة في النمط الظاهري SMC تشمل مورفولوجيا مقلص ، وانخفاض عدد الممر ، والقدرة على التكاثر داخل مفاعل حيوي. نوصي بأن يكون أكبر عدد ممر لا يتجاوز P3 في وقت البذر الخلية على السقالة البوليمر. وعلاوة على ذلك ، من الأهمية بمكان أن تؤكد أن مصادر SMC أحرار ميكوبلازما قبل الاستخدام. وقد لاحظنا أن ميكوبلازما الخلايا الملوثة تؤدي الى انخفاض كبير في انتشار الخلايا والكولاجين ترسب مصفوفة في الثقافة مف.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ويتم تمويل هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة المنحة R01 EB - 008836 وHL083895 R01 (على حد سواء لLEN). يمكننا أن يشكر داريل سميث ، جامعة نافخي الزجاج ، لجعل المفاعلات الحيوية لأبحاثنا.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
اسم الكاشف / مواد المزود رقم كتالوج
FBS (الجنين المصل البقري) الحرارة المعطل HyClone SH30071
DMEM GIBCO 11885
rhFGF - الأساسية R & B 234 - FSE
rrPDGF - BB R & B 520 - BB
Penicilin G سيغما بينا
النحاس (II) سلفات سيغما C8027
Gylcine سيغما C8790
L - ألانين سيغما A7469 - 25G
L - برولين سيغما P5607 - 25G
حمض الأسكوربيك سيغما A4544 - 25G
HEPES سيغما H3375 - 100G
سيليكون سدادة كول - Parmer 06298-24
Masterflex أنابيب L / S كول - Parmer 06508-16 ، 06508-18
Masterflex مضخة كول - Parmer 7553-80
الداكرون الكفة ماكيه 174406
ورأى PGA كونكورديا MO000877 - 01
1.5 متري 4-0 Surgipro الثاني خياطة Syneture VP - 557 - X
6-0 0.7 خياطة Dexon متري Syneture 7538-11
0.22μm PTFE مرشحات Whatman 6780-2502
ثلاثة الطريق وقف الديك ادواردز Lifesciences 593WSC
محول الضغط ادواردز Lifesciences PX212
أكياس الرابع باكستر R4R2110
تخفيف المالحة تعيين سهم W20030
سيليكون أنابيب سان جوبان F05027

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Risau, W., Flamme, I. Vasculogenesis. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 11, 73-91 (1995).
  2. Fankhauser, F., Bebie, H., Kwasniewska, S. The Influcence of mechanical Forices and Flow Mechanisms on Vessel Occlusion. Lasers in Surgery and Medicine. 6, 530-532 (1987).
  3. Ni....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Pulsatile BioreactorVascular GraftsSmooth Muscle CellsPGA ScaffoldCollagen DepositionNon linear Optical MicroscopyEndothelial Cell CoatingCyclic Radial StrainTissue Culture MediumAscorbic Acid Supplementation

Related Articles