Geri dönüşlü optik koherens tomografi kullanarak parçalanabilir iskele tabanlı doku mühendisliği kan damarı gelişimi izleme
Summary
Zararsız ve uzun-dönem için bir adım adım Protokolü vasküler remodeling ve gerçek zamanlı kültür iskele yıkımı biyobozunur polimer iskele tabanlı doku mühendisliği kan damarlarının pulsatil stimülasyon ile işlem izleme Optik koherens tomografi kullanılarak burada açıklanmıştır.
Abstract
Yapısal ve mekanik özellikleri doğal kan damarları için benzer ile mühendislik vasküler Greftler atardamar bypass için artan talebi karşılamak için bekleniyor. Büyüme dinamikleri karakterizasyonu ve remodeling süreci parçalanabilir polimer iskele tabanlı doku mühendisliği kan damarlarının (TEBVs) pulsatil stimülasyon ile damar doku mühendisliği için önemlidir. Optik görüntüleme teknikleri vaskülarizasyon mühendislik doku yüksek çözünürlüklü görüntü gerçek zamanlı kültür etkinleştirme izleme için güçlü araçlar olarak göze çarpıyor. Bu kağıt bir zararsız ve hızlı gerçek zamanlı strateji büyüme izlemek için görüntüleme ve TEBVs uzun vadeli kültüründe optik koherens tomografi (OCT) kullanarak remodeling gösteriyor. Geometrik morfoloji vasküler remodeling süreci, duvar kalınlığı ve karşılaştırma TEBV kalınlıkta farklı kültür zaman puan ve pulsatil stimülasyon varlığı da dahil olmak üzere değerlendirilir. Son olarak, OCT veya gerçek zamanlı gözlem altında pulsatil stimülasyon reconstructing dokularda polimer bozulması için pratik olanakları sağlar tarafından değil ve her gemi segmentinde polimer bozulması kullanarak değerlendirmesi ile karşılaştırıldığında Tarama elektron microscopic(SEM) ve polarize mikroskop.
Introduction
Kan damarları (TEBVs) doku mühendisliği en umut verici malzeme bir ideal vasküler greft1‘ dir. Klinik olarak benzer yapısal ve işlevsel özellikleri olarak yerli gemiler ile yararlı olması için Greftler geliştirmek için bir çok teknik vasküler işlevi2,3korumak için tasarlanmıştır. Her ne kadar kabul edilebilir a_ılabilinirse oranları ile mühendislik damarları implantasyon sırasında ve faz III klinik çalışmada4, uzun vadeli kültür ve yüksek maliyet de TEBVs gelişimi izleme gerekliliği gösterir. Hücre dışı matrix(ECM) büyüme, yenileme ve uyum süreçlerinde TEBVs biomimetic kemoterapi-mekanik ortamında anlayış damar doku mühendisliği gelişimi için çok önemli bilgiler sağlar.
Küçük çaplı mühendislik damarları5 gelişimini izlemek için ideal strateji zararsız, steril, boyuna, üç boyutlu ve nicel olmalıdır. TEBVs farklı kültür koşullar altında bile değişiklikler öncesi ve sonrası damar nakli dahil olmak üzere bu görüntüleme yöntemi tarafından değerlendirildi. Mühendislik yaşam gemilerin özelliklerini açıklamak üzere stratejileri ihtiyaç vardır. Optik görüntüleme teknikleri görselleştirme ve miktar Biyomalzeme ve doku birikimi sağlar. Diğer avantajları ile yüksek çözünürlük6,7derin doku ve etiket içermeyen görüntülemede etkinleştirmek için olasılığı vardır. Ancak, görüntü özgü molekülleri ve daha az kolayca erişilebilir optik donanımları, gerçek zamanlı izleme için doğrusal olmayan optik mikroskobu kapsamlı uygulama sınırlı olan önemli bir pratik engel olur. Optik koherens tomografi (OCT) kardiyak girişimsel tedavi8rehberlik için bir çok kullanılan klinik araç olarak damar içi görüntüleme yöntemi ile optik bir yaklaşımdır. Literatürde, Ekim yöntemi TEBVs9,10damar doku mühendisliği araştırma için olumlu görüntüleme yöntemleri ile birleştiğinde, duvar kalınlığı değerlendirmek için bir yol olarak bildirildi. Dinamikleri vasküler mühendislik ise büyüme ve remodeling değil görülmektedir.
Bu makale, biyobozunur polimer iskele tabanlı TEBVs hazırlanması için dört hafta kültür ayrıntı. İnsan göbek arterlerin vasküler düz kas hücreleri (HUASMCs) genişletilmiş ve gözenekli parçalanabilir Poliglikolik Asit (PGA) iskele biyoreaktör içinde içine tohumlari. Biyobozunur polimerler doku mühendisliği için geçici bir substrat rolü oynamak ve bir belirli bozulma hızı11var. İskele bozulması ve neo-doku oluşumu arasında uygun bir eşleşme sağlamak için ECM ve PGA iskele etkili vasküler remodeling için çok önemli faktörlerdir. Perfüzyon sistemi yerli gemilerin biyomekanik microenvironment taklit ve tutarlı bir deformasyon basınç stimülasyon altında tutar.
Sunulan Protokolü amacı görüntüleme TEBVs ve uzun vadeli kültürünü izleme için nispeten basit ve zararsız bir strateji tarif etmektir. Bu iletişim kuralı görselleştirme morfolojik değişiklikler ve farklı kültür koşullar altında mühendislik gemilerin kalınlığı ölçümleri için yararlı olabilir. Ayrıca, polimer esaslı malzemeler bozulması iskele mühendislik doku analizleri için kimlik gerçekleştirilebilir. Elektron tarama yöntemleri birleştirerek microscopic(SEM) ve bu iletişim kuralı, korelasyon ve miktar hücre dışı matriks dağıtım ve PGA yıkımı kullanılan polarize mikroskop, hangi değerlendirilmesi iskele kolaylaştırabilir yapılabilir bozulma OCT görüntüleme ile birlikte.
Protocol
Representative Results
Discussion
Oluşturmak için gemi ile yapısal mühendislik ve mekanik özellikleri yerel kan damarları benzer klinik kullanım süresini kısaltmak için yol açabilir ve vasküler mühendislik amacıdır. Optik görüntüleme teknikleri kültür ve pozlama Greftler bir kültür ortamına boyunca bireysel yapıları kısırlık7ödün vermeden izlenemiyor mühendislik doku vasküler belirli bileşenleri, görselleştirme izin. Bu makalede, kültür odası perfüzyon sistemden ayrılır. Nispeten bağımsı…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser desteklemek için bilim ve teknoloji planlama projeyi Çin Guangdong Eyaleti (2016B070701007) kabul etmek istiyoruz.
Materials
| PGA mesh | Synthecon | ||
| silicone tube | Cole Parmer | ||
| connector | Cole Parmer | ||
| intravascular OCT system | St. Jude Medical, Inc | ILUMIEN™ OPTIS™ SYSTEM | |
| scanning electron microscopic | Philips | FEI Philips XL-30 | |
| polarized microscope | Olympus | Olympus BX51 | |
| sutures | Johnson & Johnson | ||
| pulsatile pump | Guangdong Cardiovascular Institute | ||
| LightLab Imaging software | St. Jude Medical, Inc |
Referencias
- Chan-Park, M. B., et al. Biomimetic control of vascular smooth muscle cell morphology and phenotype for functional tissue-engineered small-diameter blood vessels. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 88, 1104-1121 (2009).
- Ballyns, J. J., Bonassar, L. J. Image-guided tissue engineering. Journal of Cellular & Molecular Medicine. 13, 1428-1436 (2009).
- Smith, L. E., et al. A comparison of imaging methodologies for 3D tissue engineering. Microscopy Research & Technique. 73, 1123-1133 (2010).
- Chang, W. G., Niklason, L. E. A short discourse on vascular tissue engineering. NPJ Regenerative Medicine. 2, (2017).
- Appel, A. A., Anastasio, M. A., Larson, J. C., Brey, E. M. Imaging challenges in biomaterials and tissue engineering. Biomaterials. 34, 6615-6630 (2013).
- Rice, W. L., et al. Non-invasive characterization of structure and morphology of silk fibroin biomaterials using non-linear microscopy. Biomaterials. 29, 2015-2024 (2008).
- Niklason, L. E., et al. Enabling tools for engineering collagenous tissues integrating bioreactors, intravital imaging, and biomechanical modeling. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. , 3335-3339 (2010).
- Zheng, K., Rupnick, M. A., Liu, B., Brezinski, M. E. Three Dimensional OCT in the Engineering of Tissue Constructs: A Potentially Powerful Tool for Assessing Optimal Scaffold Structure. Open Tissue Engineering & Regenerative Medicine Journal. 2, 8-13 (2009).
- Gurjarpadhye, A. A., et al. Imaging and characterization of bioengineered blood vessels within a bioreactor using free-space and catheter-based OCT. Lasers in Surgery and Medicine. 45, 391-400 (2013).
- Chen, W., et al. In vitro remodeling and structural characterization of degradable polymer scaffold-based tissue-engineered vascular grafts using optical coherence tomography. Cell & Tissue Research. 370, 417-426 (2017).
- Naito, Y., et al. Characterization of the natural history of extracellular matrix production in tissue-engineered vascular grafts during neovessel formation. Cells Tissues Organs. 195, 60-72 (2012).
- Ye, C., et al. The design conception and realization of pulsatile ventricular assist devices-from Spiral-Vortex pump to Luo-Ye pump. Chinese Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 9, 35-40 (2002).
- Chen, W., et al. Application of optical coherence tomography in tissue engineered blood vessel culture based on Luo-Ye pump. Chinese Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 31, 687-690 (2015).
- Pickering, J. G., Boughner, D. R., et al. Quantitative assessment of the age of fibrotic lesions using polarized light microscopy and digital image analysis. American Journal of Pathology. 138, 1225-1231 (1991).
- Martinho, J. A., et al. Dependence of optical attenuation coefficient and mechanical tension of irradiated human cartilage measured by optical coherence tomography. Cell Tissue Bank. 16, 47-53 (2015).
- Poirierquinot, M., et al. High-resolution 1.5-Tesla magnetic resonance imaging for tissue-engineered constructs: a noninvasive tool to assess three-dimensional scaffold architecture and cell seeding. Tissue Engineering Part C Methods. 16, 185-200 (2010).
- Naito, Y., et al. Beyond burst pressure: initial evaluation of the natural history of the biaxial mechanical properties of tissue-engineered vascular grafts in the venous circulation using a murine model. Tissue Engineering Part A. 20, 346-355 (2014).
- Smart, N., Dube, K. N., Riley, P. R. Coronary vessel development and insight towards neovascular therapy. International Journal of Clinical and Experimental Pathology. 90, 262-283 (2009).
