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Bio-ingénierie

큰 힘줄 결함을 복구하는 조직 엔지니어링 콜라겐 이식과 새로운 테노르래피 봉합사 기술

Published: December 10, 2021
doi:
10.3791/57696
, ,
1Division of Surgery and Interventional Science,University College London, 2Blond McIndoe Laboratories, Division of Cell Matrix and Regenerative Medicine, MAHSC,University of Manchester, 3Department of Surgical Research, Northwick Park Institute for Medical Research,Northwick Park Hospital

Summary

이 논문에서는 엔지니어링 콜라겐 이식으로 작성하여 최대 1.5cm의 힘줄 간격을 복구하기 위해 시험관 내 및 현장 프로토콜을 제시합니다. 이것은 접목이 숙주 조직으로 성숙할 때까지 기계적 부하를 취하는 변형된 봉합사 기술을 개발함으로써 수행되었다.

Abstract

힘줄 이식편을 가진 큰 힘줄 결함의 외과 관리는 기증자가 쉽게 확인하고 사용될 수 있는 사이트의 유한한 수가 있기 때문에, 도전적입니다. 현재, 이러한 간격은 힘줄 자동, 알로, 제노 또는 인공 이식으로 채워지지만, 이를 보호하는 임상 적 방법은 스케일 때문에 반드시 동물에게 번역할 수 있는 것은 아니다. 새로운 생체 물질을 평가하거나 콜라겐 유형 1로 구성된 힘줄 이식편을 연구하기 위해, 우리는 힘줄 끝에 맞춰 설계된 힘줄을 유지하는 데 도움이 변형 된 봉합사 기술을 개발했습니다. 이러한 이식편의 기계적 특성은 기본 힘줄보다 열등합니다. 엔지니어링 된 힘줄을 임상적으로 관련된 수리 모델에 통합하기 위해 조직 엔지니어링 힘줄 이식편을 오프로드하고 기계적으로 건전한 신힘줄이 형성될 때까지 생체 내에서 엔지니어링 된 힘줄의 성숙과 통합을 허용하는 전략이 채택되었습니다. 우리는 콜라겐 타입 1 조직 설계 힘줄 구조의 통합을 사용하여이 기술을 설명합니다.

Introduction

힘줄 파열은 외상성 열상 이나 힘줄의 과도한 하중과 같은 외장 요인으로 인해 발생할 수 있습니다. 힘줄 수리에 배치 외부 인장 력으로 인해, 간격은 필연적으로 대부분의 힘줄 수리 기술과 형성. 현재 힘줄 결함 /간격은 자동, 알로, 제노 또는 인공 접목으로 채워지지만 가용성은 유한하며 기증자 사이트는 이환율의 원천입니다.

콜라겐과 같은 천연 폴리머로부터 힘줄 이식편을 제조하는 조직 설계 접근법은 생체 적합성이라는 독특한 장점을 가지며 세포 통합을 용이하게 하는 중요한 세포외 매트릭스(ECM) 성분을 제공할 수 있다. 그러나, 세브릴라 정렬의 부족으로 인해, 엔지니어링 힘줄 (ET)의 기계적 특성은 기본 힘줄보다 열등하다. 약한 콜라겐의 기계적 특성을 높이기 위해 진공, UV 방사선 및 탈수열 처리1하에서물리적 교차 연결과 같은 많은 방법이 사용되었습니다. 또한, 리보플라빈과의 화학적 교차 연결을 통해, 효소 및 비효소 적 방법을 통해 콜라겐 밀도를 증가시키고 체외2,3에서콜라겐의 영의 계수를 증가시다. 그러나, 교차 연결 제체를 첨가함으로써, 콜라겐의 생체 적합성은 손상되고, 연구 결과에 따르면 기계적 특성의 33% 변경 및 세포 생존가능성3,4,5의40% 손실을 나타냈다. 정렬 및 기계적 강도의 점진적 발생은 순환 적재6을통해 얻을 수 있다; 그러나, 이것은 효율적으로 in vivo 7을획득할 수 있다.

ET가 생체 내에서 통합하고 화학적 변화 없이 강도를 획득하기 위해, 한 가지 방법은 안정화 봉합사 기술을 사용하여 약한 구조를 제자리에 유지하는 것입니다. 대부분의 힘줄 수리는 힘줄을 함께 유지하기 위해 봉합사 설계에 의존합니다. 따라서 이러한 기존 기술을 수정하면 논리적 해결 솔루션8,9를제공할 수 있습니다.

1980 년대까지, 2 가닥 수리가 널리 사용되었지만, 최근 수술 문헌은 4 가닥, 6 가닥 또는 수리10,11에8 가닥의 사용을 설명합니다. 1985년, 야만인은 6개의 앵커 포인트로 6가닥 봉합사 기술을 설명했으며, 4가닥 12를사용하는 Bunnell 봉합사 기술보다 훨씬 강했습니다. 또한, 8가닥 수리는 시체 및 현장 모델에서 다른 가닥보다 43% 강하지만, 이러한 수리는 기술적으로13,14,15,16을정확하게 재현하기 어려워짐에 따라 널리 실행되지 않는다. 따라서, 더 많은 수의 코어 봉합사 가닥은 수리된 힘줄의 생체 역학적 특성의 비례증가에 관한 것이다. 그러나, 봉합점 주위의 세포 생존가능성이 상실되고, 과도한 봉합으로 인한 외상은힘줄치유(17)를손상시킬 수 있는 힘줄의 손해에 가해질 수 있다. 봉합사 기술은 수리 후 힘줄 간격을 최소화하기 위해 균형과 상대적으로 탄력성이 강한 기하학적 수리를 제공해야 합니다. 또한, 합사 및 매듭의 위치는 적절한 강도의 발생이10,18까지글라이딩, 혈액 공급 및 치유를 방해하지 않도록 전략적으로 배치되어야 한다.

파열된 힘줄 사이에 약한 ET 이식편 또는 기타 이식 물질을 확보할 수 있는 타당성을 확립하기 위해 이식편을 오프로드하여 성숙하고 서서히 숙주 조직에 생체 내에서 통합할 수 있는 새로운 봉합기술을 개발했습니다.

Protocol

참고: UCL 기관 검토 위원회(IRB)에서 실험 설계 및 윤리적 승인을 받았습니다. 모든 실험은 홈 오피스의 규정및 동물의 지침에 따라 수행되었다 (과학 절차) 유럽 지침의 개정 법안1986 2010/63/ EU (2013). 토끼는 명명 된 수의외과 의사 (NVS)에 의해 정기적으로 그리고 하루에 두 번 명명 된 동물 관리 및 복지 책임자 (NACWO)에 의해 검사되었습니다 (홈 오피스의 지침 및 규정에 따라). 그들은 안락사될 때까?…

Representative Results

우리는 I 형 콜라겐에서 제조 된 콜라겐 이식을 사용 했습니다., 이것은 힘줄에서 발견 하는 주요 단백질으로. 그것은 거의 구성 95 힘줄에 총 콜라겐의%; 따라서, 콜라겐은 생체 내 힘줄을 모방하기위한 모든 이상적인 특성을전시하고있다21,22. 이 연구에서는, 사용된 타입 I 콜?…

Discussion

본 연구에서는, 조직 설계형 I 콜라겐 이식편은 콜라겐이 천연 중합체이기 때문에 힘줄 이식편으로 선택되었으며, 다양한 조직 공학 응용분야(27,28)를위한 생체재료로사용되었다. 또한, 콜라겐은 힘줄의 건조 질량의 60%를 구성하며, 그 중 95%는 1형 콜라겐 21,29,30,<sup c…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

저자는이 프로젝트에 자금을 UCL을 인정하고 싶습니다.

Materials

Rat tail type 1 Collagen  First Link, Birmingham, UK 60-30-810
prolene sutures 6-0 Ethicon Ltd, Edinburgh, U.K. EP8726H
prolene sutures 3-0 Ethicon Ltd, Edinburgh, U.K. D8911
Whatman filter paper SIGMA-ALDRICH  WHA10010155
Gibco DMEM, high glucose Thermo Fisher Scientific  11574486
Nylon mesh  Plastok (Meshes and Filtration) Ltd. NA
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Citer Cet Article
Sawadkar, P., Wong, J., Mudera, V. A Novel Tenorrhaphy Suture Technique with Tissue Engineered Collagen Graft to Repair Large Tendon Defects. J. Vis. Exp. (178), e57696, doi:10.3791/57696 (2021).
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