쥐 모델에 최적화 된 구조를 가진 Electrospun 혈관 이식 술의 이식

Summary

여기, 우리는 PCL 두꺼운 섬유와 큰 모 공, 혈관 이식 조작 및 복 부 대동맥 교체의 쥐 모델에서 vivo에서 성능을 평가 하기 위해 프로토콜을 설명 하는 수정 된 전기 방법을 제시.

Abstract

여기, 우리는 macroporous PCL 혈관 이식 조작 및 복 부 대동맥 교체의 쥐 모델을 사용 하 여 평가 프로토콜을 설명 하는 프로토콜을 제시. Electrospun 혈관 이식 자주는 이식으로 세포 침투를 제한 하 고 재생성 하 고 개장 하는 신 동맥의 방해는 상대적으로 작은 구멍을가지고 있다. 이 연구에서는 두꺼운 섬유 (5-6 µ m)와 더 큰 모 (~ 30 µ m) PCL 혈관 이식 수정된 처리 기술을 사용 하 여 조작 했다. 이식의 장기 성능 쥐 복 부 대동맥 모델에 주입에 의해 평가 되었다. 초음파 분석은 이식 남아 동맥 또는 이식의 12 개월 후에 발생 하는 협 착 증 없이 특허를 보여주었다. Macroporous 구조는 셀 ingrowth를 개선 하 고 따라서 3 개월에서 재생성 조직 승진. 더 중요 한 것은, 12 개월 후 이식 벽 내 석 회화 등 불리 한 개장의 아무 표시도 없었다. 따라서, 처리 하는 수정 된 macroporous와 electrospun PCL 혈관 이식 장기 이식에 대 한 동맥 대체 될 잠재적인 개최.

Introduction

합성 중합체에서 만든 혈관 이식 심장 혈관 질병 (CVDs)의 치료를 위한 병원에 널리 활용 됩니다. 불행히도, 작은 직경의 혈관 이식의 경우 (D < 6 m m) 사용할 수 없습니다 종종 이르게 혈전 증, 내 증식, 그리고 다른 감소 된 혈액 흐름 속도 의해 발생 하는 낮은 patency 성공적인 제품 있다 합병증¹.

조직 공학 장기 patency 및 항상성 비 계 기반 혈관 재생 및 재건에 따라 실현 하는 대체 전략을 제공 합니다. 자세히, 혈관 이식, 3 차원 서식 파일로 제공할 수 있는 기계적인 지원 및 혈관 조직 및 기능의 영향 세포, 세포 접착, 이동, 확산를 포함 하 여 재생 하는 동안 구조 지도 기질²분 지금까지, 다양 한 합성 폴리머 혈관 조직 공학에서 응용 프로그램에 대 한 평가. 이러한 고분자 중 poly(ε-caprolactone) (PCL)가 집중적으로 조사 좋은 셀 호환성 및 느린 저하 몇 개월에서 2 년³에 이르기까지. 쥐 대동맥 모델^4,,56, PCL 혈관 이식 전기 처리 우수한 구조적 무결성 및 patency, 뿐만 아니라 지속적으로 증가 세포 침입과에서 neovascularization 전시는 최대 6 개월까지 이식 벽입니다. 그러나, 불리 한 조직 세포와 모세 혈관의 석 회화, 회귀를 포함 하 여 리 모델링 또한 관찰 되었다 더 긴 timepoints에서 최대 18 개월.

Cellularization 혈관 이식의 조직 재생을 결정 하 고⁷을 remolding 핵심 요소입니다. 전기, 다양 한 기법으로는 널리 고용 나노 섬유 구조⁸혈관 이식의 준비에 대 한. 불행히도, 상대적으로 작은 기 공 구조는 종종 후속 조직 재생을 제한 하는 electrospun 혈관 이식에 부족 한 세포 침투를 끈다. 이 문제를 해결 하려면 다양 한 기술은 시도 기 공 크기와 전반적인 다공성,^9,10, 수집 장치, 레이저 방사선^{11에 의해 치료 후의 수정 leaching 소금/폴리머를 포함 하 여 증가} , 등등. 사실, electrospun 이식 (를 포함 하 여 섬유 직경, 기 공 크기 및 다공성)의 구조는 밀접 하 게 관련이 처리 조건^12,13. 중 전기, 섬유 직경 폴리머 솔루션, 흐름 속도, 전압 등의 농도 같은 매개 변수를 변경 하 여 쉽게 제어할 수 있습니다. ^{14 , 15}, 그러므로, 숨 구멍 크기와 다공성 향상 되었습니다 따라와.

우리는 최근 macroporous 구조 (5-7 µ m의 직경 및 30-40 µ m의 모 섬유) 수정된 PCL electrospun 이식을 했다. Vivo에서 쥐 복 부 대동맥을 대체 하 여 이식 3 개월 후 수술¹⁶patency, 좋은 endothelialization, 부드러운 근육 중생의 높은 비율을 보였다. 더 중요 한 것은, 아니 불리 한 조직의 석 회화 및 셀 회귀를 포함 하 여 개장 이식의 1 년 후에 관찰 될 수 있었다.

Protocol

실험 동물의 사용은 동물 실험 윤리 위원회의 난카이 대학에 의해 승인 하 고 관리 및 실험 동물의 사용에 대 한 가이드에 따라 실시. 1입니다. Electrospun PCL 이식의 제조 참고: 여기, 전기 기술 혈관 이식 조작에 이용 되었다. 각각, 메탄올과 클로 프롬의 혼합물에서 PCL을 용 해 하 여 25 wt %와 10 wt %의 PCL 솔루션을 준비 (1:5 볼륨 비율), 실 온 (RT) 12 시간…

Representative Results

PCL 이식 했다 explanted 3 개월 및 12 개월에서 post-operatively 및 hematoxylin에 오신 (H & E), 표준 조직학 기술에 의해 trichrome Masson, 분석 Verhoeff 반 Gieson (VVG), 폰 Kossa, 면역 형광 α-SMA를 위한 얼룩 MYH, vWF, 그리고 엘라 스 틴입니다. 조직학 이미지 똑바로 현미경을 사용 하 여 찍은 그리고 면역 형광 이미지 fluorescence 현미경을 사용 하 여 찍은. <p class="jove_content" fo:keep-together.within-pag…

Discussion

셀 침투는 중생에 대 한 중요 하 고¹⁶ vivo에서혈관 이식의 개장 이다. 제한 된 셀 침투는 종종 이식 벽으로 세포의 이동 방해는 이식의 상대적으로 작은 구멍 관련이 있습니다. 이 문제를 해결 하려면 우리는 큰 기 공 구조 electrospun PCL 혈관 이식 준비 하 수정된 방법을 개발. 세부 사항에, 기 공 크기는 쉽게 처리 매개 변수에 의해 제어 될 수 있는 섬유 두께의 증가 함께 증가…

Materials

Poly(ε-caprolactone) (PCL) pellets (Mn=80,000)	Sigma	704067
Methanol	Tianjin Chemical Reagent Company	1060
Alcohol	Tianjin Chemical Reagent Company	1083
Chloroform	Tianjin Chemical Reagent Company	A1007
Sucrose	Tianjin Fengchuan Company	2296
Triton X-100	Alfa Aesar	A16046
Sprague Dawley rats	Laboratory Animal Center of the Academy of Military Medical Sciences
Normal saline	Hebei Tiancheng Pharmaceutical company
Chloral hydrate	Tianjin Ruijinte chemical company	2223
Heparin sodium Injection	Tianjin Biochem Pharmaceutical company
Gentamycin Sulfate Injection	Jiangsu Lianshui Pharmaceutical company
Mouse anti-α-SMA primary antibody	Abcam	ab7817
Mouse anti-smooth MYH primary antibody	Abcam	ab683
Rabbit polyclonal anti-rat elastin antibody	Abcam	ab23748
Rabbit anti-von Willebrand factor primary antibody	Abcam	ab6994
Goat anti-mouse IgG (Alexa Fluor 488)	Invitrogen	ab150117
Goat anti-rabbit IgG (Alexa Fluor 488)	Invitrogen	ab150077
5% normal goat serum	Zhongshan Golden bridge	ZLI9022
Hematoxylin and eosin (H&E)	Beijing leagene biotech	DH0006
Masson's trichrome	Beijing leagene biotech	DC0032
Verhoeff-van Gieson (VVG)	Beijing leagene biotech	DC0059
Von Kossa	Beijing leagene biotech	DS0003
Surgical sutures needles with thread,3-0 silk	Shanghai Jinhuan medical supplies company	G3002b
Surgical sutures needles with thread,9-0 silk	Shanghai Jinhuan medical supplies company	H901