Magnetic Resonance elastografie methodologie voor de evaluatie van Tissue Engineered Construct groei

Summary

De procedure toont de methodologie van magnetische resonantie elastografie voor de controle op de gemanipuleerde uitkomst van vet-en osteogene weefselmanipulatieproduct constructies door middel van niet-invasieve lokale evaluatie van de mechanische eigenschappen met behulp van microscopische magnetische resonantie elastografie (μMRE).

Abstract

Traditionele mechanische testen resulteert vaak in de vernietiging van het monster, en in het geval van lange termijn weefselmanipulatieproducten bouwen studies, het gebruik van destructieve evaluatie is niet aanvaardbaar. Een voorgestelde alternatief is het gebruik van een afbeeldend proces dat magnetische resonantie elastografie. Elastografie is een niet-destructieve methode voor het bepalen van de gemanipuleerde uitkomst door het meten van lokale mechanische waarde van onroerend goed (dat wil zeggen, complexe shear modulus), die essentieel zijn markers voor het identificeren van de structuur en de functionaliteit van een weefsel. Als een niet-invasieve middelen voor de evaluatie, is het toezicht van gemanipuleerde constructen met beeldvormende technieken zoals magnetische resonantie beeldvorming (MRI) gezien steeds meer interesse in het afgelopen decennium ^1. Zo hebben de magnetische resonantie (MR) technieken voor de verspreiding en relaxometrie in staat geweest om de veranderingen in de chemische en fysische eigenschappen karakteriseren tijdens engineered tissue ontwikkeling ^2. De methode voorgesteldde volgende protocol gebruikt microscopische magnetische resonantie elastografie (μMRE) als een niet-invasieve MR gebaseerde techniek voor het meten van de mechanische eigenschappen van kleine zachte weefsels ^3. MRE wordt bereikt door het koppelen van een sonische mechanische aandrijving met het weefsel van de rente en het opnemen van de shear wave voortplanting met een MR-scanner ^4. Onlangs heeft μMRE toegepast in tissue engineering tot essentiële groei informatie die traditioneel wordt gemeten met behulp van destructieve mechanische macroscopische technieken ⁵ te verwerven. In de volgende procedure wordt elastografie bereikt door het afbeelden van kunstmatige constructen met een gemodificeerde Hahn spin-echo sequentie gekoppeld met een mechanische aandrijving. Zoals getoond in figuur 1, de gemodificeerde sequentie gesynchroniseerd beeldopname met de overdracht van externe shear golven vervolgens de beweging gesensibiliseerd door middel van oscillerende bipolaire paren. Na verzameling van beelden met positieve en negatieve beweging sensitizaTIE, complexe verdeling van de gegevens produceren een shear wave beeld. Vervolgens wordt het beeld geëvalueerd met behulp van een inversie algoritme een dwarskracht stijfheid kaart ⁶ genereren. De verkregen metingen bij elke voxel is gebleken sterk ^(R2> 0,9914) correleren met gegevens verzameld dynamische mechanische analyse ^7. In deze studie wordt elastografie geïntegreerd in het weefsel ontwikkelproces controle humane mesenchymale stamcellen (h MSC) differentiatie in adipogenic en osteogene constructen zoals getoond in figuur 2.

Protocol

1. Tissue Construct Voorbereiding Het weefsel te bouwen voorbereiding bestaat uit drie fasen: uitbreiding van de celpopulatie, zaaien van cellen op een biomateriaal schavot, en differentiatie door het gebruik van chemische signaalmoleculen. De procedure voor de voorbereiding constructie is gebaseerd op de methoden onder leiding van Dennis et al.., Hong et al.., En Marion en Mao 8,9,10. Na cultuur en uitbreiding van de cellijn zaad humane mesenchymale s…

Discussion

In deze procedure wordt het proces van MRE voor weefselmanipulatieproducten constructies laten zien van cel voorbereiding tot het genereren van een elastogram. Door een destructieve mechanische beoordelingsmethode de tissue engineering leiding is het nu mogelijk om veranderingen in technische constructen evalueren in verschillende stadia van ontwikkeling. Daarnaast MRE een aanvulling op andere MR methoden voor ontwikkeld controle weefsel construeert, zoals verspreiding, magnetisatie overdracht en chemische verschuiving …

Materials

Material Name	Type	Company	Catalogue number	Comments
MSCGM-Bullet Kit	Reagent	Lonza	PT-3001	Store at 4°C
1X DPBS	Reagent	Invitrogen	21600-010
0.05% Trypsin-EDTA	Reagent	Gibco, Invitrogen	25300-054	Store at -20°C
Dexamethasone	Reagent	Sigma-Aldrich	D2915
3-Isobutyl-1-methylxanthine	Reagent	Sigma-Aldrich	I5879	Store at -20°C
Insulin-bovine pancreas	Reagent	Sigma-Aldrich	I6634	Store at -20°C
Indomethacin	Reagent	Sigma-Aldrich	I7378
Β-Glycerophosphate	Reagent	Sigma-Aldrich	G9891
L-Ascorbic Acid 2-phosphate	Reagent	Sigma-Aldrich	A8960
Gelfoam	Scaffold	Pharmacia & Upjohn Co.	09-0315-08
Human mesenchymal stem cells	Cell Line	Lonza	PT-2501
9.4T MR Scanner	Equipment	Agilent		400MHz WB
10mm Litz Coil	Equipment	Doty Scientific
Laser Doppler Vibrometer	Equipment	Polytec	PDV-100
Vibrosoft (20)	Software	Polytec
Function generator	Equipment	Agilent	AFG 3022B
Amplifier	Equipment	Piezo inc	EPA-104-115
Piezo Bending motor	Equipment	Piezo inc.	T234-A4Cl-203X
Computer-Linux	Equipment	Processor: Intel Core 2 Duo E8400 Memory: 2G
Computer-Windows	Equipment	Processor: Intel Core 2 Duo E8400 Memory: 2G
MATLAB	Software	Mathworks, inc		2009b