Summary

基于生物工程,人造血管使用脉动生物反应器

Published: June 14, 2011
doi:

Summary

本集团已开发出一种生物反应器的文化系统,模仿对心血管系统的生理搏动强调,重新植入式小直径血管移植。

Abstract

一直致力于发展和推进的方法再生功能的小直径动脉绕过许多努力。在生理环境,机械和化学刺激,需要保持适当的发展和1,2动脉血管的功能。

由本集团开发的生物反应器文化系统的设计,支持范围内的本地船只的精确控制化学机械模仿环境的血管再生。我们的生物反应器的组装和维修程序相当简单,高度可重复 3,4的。平滑肌细胞(校董会)接种于管状聚乙醇酸(PGA)目,是超过兼容的硅胶管螺纹,带或不带长达12周的搏动刺激和生物反应器中培养。区别于一些前辈,我们的生物反应器有四个主要属性。 1)不同于其他文化系统,模拟生化本地血管周围,我们的生物反应器也创造文化的船只申请环径向应变生理搏动环境。 2)多个工程船只可以同时内控制化学环境不同的机械条件下培养。 3)生物反应器,允许单内皮细胞层(EC)可以很容易地涂到动物植入模型工程血管的管腔侧。 4)我们的生物反应器还可以具有不同直径大小的文化工程的船只从1毫米至3毫米不等,节约的努力调整每一个人的生物反应器,以适应特定的直径大小。

在我们的生物反应器培养工程船类似于原生的血管组织在一定程度上。在血管壁上的细胞表达成熟的SMC的收缩标记,如平滑肌肌球蛋白重链(SMMHC)3 。大量的胶原沉积在细胞外基质,这是负责的5个工程船只的最终机械强度。生化分析还表明,胶原蛋白的工程船只的内容是 6个原生动脉。重要的是,脉冲式生物反应器一直再生的船只,表现出机械性能,允许在动物模型的成功植入实验3,7。此外,这种生物反应器,可以进一步修改,以允许实时跟踪和评估胶原重构随着时间的推移,非侵入性,使用一个非线性光学显微镜(NLOM)8。最后,这种生物反应器应该作为一个很好的平台,究其根本机制,规范再生功能的小口径血管移植。

Protocol

高压灭菌器组装和高压灭菌管流系统和生物反应器组件(生物反应器本身和硅胶塞盖),在图1和图2的指示。鼻饲管,有一个男性一端连接器和一个对方开放。三是通过气体交换的硅胶帽插入短管段。 1。缝纫机的PGA网剪下的PGA网格1.1厘米X〜8厘米表(依赖于生物反应器的大小)。 用蒸馏水(dH20)和空气干燥,使用前清洁硅胶管(3毫米内径)…

Discussion

工程船的质量是在组织培养中使用的校董会的质量决定的很大一部分。 SMC的表型的一个关键方面,包括收缩形态,传代次数低​​,和生物反应器内的能力。我们建议,通过在细胞种植的时间比P3的更大的聚合物支架上。此外,关键是要确认,SMC源是支原体免费使用前。我们观察到,支原体污染的细胞在生物反应器培养细胞增殖和胶原基质沉积的大幅下跌导致。

40多万冠状?…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

这项工作是由美国国立卫生批准的EB – 008836 R01,R01 HL083895(包括到LEN)。我们要感谢为我们研究的生物反应器,大学吹玻璃,达瑞尔史密斯。

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

  1. Risau, W., Flamme, I. Vasculogenesis. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 11, 73-91 (1995).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. Mitchell, S. L., Niklason, L. E. Requirements for growing tissue-engineered vascular grafts. Cardiovascular Pathology. 12, 59-64 (2003).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. Poh, M. Blood vessels engineered from human cells. Lancet. 365, 2122-2124 (2005).
  12. American Heart Association. . Biostatistical fact sheet: cardiovascular procedures. , (2002).
check_url/it/2646?article_type=t

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Citazione di questo articolo
Huang, A. H., Niklason, L. E. Engineering Biological-Based Vascular Grafts Using a Pulsatile Bioreactor. J. Vis. Exp. (52), e2646, doi:10.3791/2646 (2011).

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