타악기 생물 반응기를 사용하여 생물 공학 기반 혈관의 이식
Summary
우리 그룹은 심장 혈관 시스템의 생리 타악기의 스트레스가 implantable 작은 직경 혈관 이식을 다시 생성하기 위해 일일 생물 반응기 문화 시스템을 개발했습니다.
Abstract
많은 노력이 기능 작은 지름 동맥은 무시 재생하는 방법을 개발하고 발전하는데 최선을 다해오고 있습니다. 생리적 환경에서 모두 기계적 및 화학적 자극은 동맥 혈관의 1,2의 적절한 개발 및 기능을 유지하기 위해 필요합니다.
우리의 그룹에 의해 개발된 생물 반응기 문화 시스템은 기본 선박의을 흉내낸 정확하게 제어 화학 기계 환경에서 혈관 재생을 지원하기 위해 설계되었습니다. 우리의 생물 반응기 조립 및 유지 보수 절차는 매우 간단하고 3,4 매우 반복됩니다. 평활근 세포 (SMCs)는 호환 실리콘 튜브를 통해 스레드 및 최대 12 주 동안이나 타악기 자극없이 생물 반응기에서 교양있는 관형 polyglycolic의 산성 (PGA) 메쉬에 씨앗을 품고있다. 일부 이전부터 우리의 생물 반응기를 구분 네 가지 주요 속성이 있습니다. 1) 전용 원시 혈관의 주변 생화학을 시뮬레이트 다른 문화 시스템과는 달리, 우리의 생물 반응기는 또한 문화의 혈관에 순환 방사상 변형을 적용하여 생리 타악기 환경을 만듭니다. 2) 여러 설계 선박은 제어 화학 환경에서 다른 기계 조건 하에서 동시에 교양 수 있습니다. 3) 생물 반응기 쉽게 동물 주입 모델에 대한 설계 선박의 luminal쪽으로 코팅하는 내피 세포의 모노 레이어 (EC)를 수 있습니다. 4) 우리의 생물 반응기는 또한 서로 다른 직경의 크기와 문화 엔지니어링 선박은 특정 직경 크기에 맞게 각 생물 반응기에 맞는 노력을 절약 1mm에서 3mm로 원거리 수 있습니다.
우리의 생물 반응기에서 교양 설계 선박 어느 정도 histologically 원시 혈관을 닮은. 용기 벽의 세포는 평활근 마이 오신 중쇄 (SMMHC) 3 성숙 SMC 수축성 마커를 표현한다. 콜라겐의 상당한 금액이 설계 선박 5 최고의 기계적 강도에 대한 책임있는 세포외 기질 내에 입금됩니다. 생화 학적 분석은 또한 엔지니어링 선박의 콜라겐 함량이 기본 동맥 6에 필적 나타냅니다. 중요한 것은, 타악기 생물 반응기는 지속적으로 동물 모델 3,7 성공적으로 주입 실험을 허용 기계적 성질을 전시 혈관을 재생하고 있습니다. 또한이 생물 반응기는 더욱 비선형 광학 현미경 (NLOM) 8을 사용하여 시간이 지남에 따라 콜라겐 리모델링의 실시간 평가 및 추적, 비 invasively를 허용하도록 수정할 수 있습니다. 결론이 생물 반응기는 기능성 작은 직경 이식 혈관의 재생을 조절 기본 메커니즘을 연구하는 훌륭한 플랫폼 역할을한다.
Protocol
Discussion
공학 선박의 품질은 조직 문화에서 사용 SMCs의 품질에 의해 결정 큰 부분이다. SMC 표현형의 중요한 측면은 수축성 형태, 낮은 통로 번호 및 생물 반응기 내부의 세포 분열 따위에 의해 번식하는 능력이 포함됩니다. 우리는 통로 번호 폴리머 비계에 세포 시딩 시에 P3보다 크지 않아야하는 것이 좋습니다. 또한, 그것은 SMC 소스를 사용하기 전에 mycoplasma 무료 있는지 확인하기 위해 중요합니다. 우리?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 (LEN 양쪽) 국민 건강 그랜트 R01 EB – 008836의 연구소와 R01 HL083895으로 후원됩니다. 우리는 우리의 연구 bioreactors을 만들기위한 다릴 스미스 대학의 유리를 불어 만드는 직공을 감사 드리고 수 있습니다.
Materials
| Name of Reagent/Material | Supplier | Catalogue Number |
|---|---|---|
| FBS (Fetal Bovine Serum) Heat-Inactivated | HyClone | SH30071 |
| DMEM | GIBCO | 11885 |
| rhFGF-basic | R&B | 234-FSE |
| rrPDGF-BB | R&B | 520-BB |
| Penicilin G | Sigma | PENNA |
| Copper(II) Sulfate | Sigma | C8027 |
| Gylcine | Sigma | C8790 |
| L-Alanine | Sigma | A7469-25G |
| L-Proline | Sigma | P5607-25G |
| Ascorbic Acid | Sigma | A4544-25G |
| HEPES | Sigma | H3375-100G |
| Silicone Stopper | Cole-Parmer | 06298-24 |
| Masterflex tubes L/S | Cole-Parmer | 06508-16, 06508-18 |
| Masterflex pump | Cole-Parmer | 7553-80 |
| Dacron cuff | Maquet | 174406 |
| PGA felt | Concordia | MO000877-01 |
| 4-0 1.5 metric Surgipro II suture | Syneture | VP-557-X |
| 6-0 0.7 metric Dexon suture | Syneture | 7538-11 |
| 0.22μm PTFE filters | Whatman | 6780-2502 |
| Three Way Stop-cock | Edwards Lifesciences | 593WSC |
| Pressure Transducer | Edwards Lifesciences | PX212 |
| IV bags | Baxter | R4R2110 |
| Saline dilution set | Arrow | W20030 |
| Silicone tubing | Saint-Gobain | F05027 |
Riferimenti
- Risau, W., Flamme, I. Vasculogenesis. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 11, 73-91 (1995).
- 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).
- Niklason, L. E., Gao, J., Abbott, W. M., Hirschi, K. K., Houser, S., Marini, R., Langer, R. Functional arteries grown in vitro. Science. 284, 489-493 (1999).
- Prabhakar, V., Grinstaff, M. W., Alarcon, J., Knors, C., Solan, A. K., Niklason, L. E. Engineering porcine arteries: Effects of scaffold modification. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 67A, 303-311 (2003).
- Mitchell, S. L., Niklason, L. E. Requirements for growing tissue-engineered vascular grafts. Cardiovascular Pathology. 12, 59-64 (2003).
- Dahl, S. L. M., Rhim, C., Song, Y. C., Niklason, L. E. Mechanical properties and compositions of tissue engineered and native arteries. Annals of Biomedical Engineering. 35, 348-355 (2007).
- Quint, C., Kondo, Y., Manson, R. J., Lawson, J. H., Dardik, A., Niklason, L. E. Decellularized tissue-engineered blood vessel as an arterial conduit. Proc Natl Acad Sci U S A. 108, 9214-9219 (2011).
- Niklason, L. E., Yeh, A. T., Calle, E. A., Bai, Y., Valentín, A., Humphrey, J. D. 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. 107, 3335-3339 (2010).
- Gong, Z., Calkins, G., Cheng, E. -. c., Krause, D., Niklason, L. E. Influence of Culture Medium on Smooth Muscle Cell Differentiation from Human Bone Marrow-Derived Mesenchymal Stem Cells. Tissue Engineering Part A. 15, 319-330 (2009).
- Gong, Z. D., Niklason, L. E. Small-diameter human vessel wall engineered from bone marrow-derived mesenchymal stem cells (hMSCs. Faseb Journal. 22, 1635-1648 (2008).
- Poh, M. Blood vessels engineered from human cells. Lancet. 365, 2122-2124 (2005).
- American Heart Association. . Biostatistical fact sheet: cardiovascular procedures. , (2002).
