Magnetic Resonance Elastography Metodikk for vurdering av Tissue Engineered Construct Vekst

Summary

Prosedyren viser metodikken av magnetisk resonans elastography for å overvåke konstruert utfallet av fettvev og osteogenic vev konstruerte konstruerer gjennom noninvasive lokal vurdering av mekaniske egenskaper ved hjelp av mikroskopiske magnetisk resonans elastography (μMRE).

Abstract

Tradisjonell mekanisk testing resulterer ofte i ødeleggelsen av prøven, og i tilfelle av langsiktige vev konstruert konstruere studier, er bruk av ødeleggende vurdering ikke akseptabelt. Et foreslått alternativ er bruk av en avbildning prosess som kalles magnetisk resonans elastography. Elastography er en ikke-destruktiv metode for å avgjøre hvilken konstruert utfallet ved å måle lokale mekaniske egenskapsverdier (dvs. kompleks Skjærmodul), som er essensielle markører for å identifisere strukturen og funksjonaliteten til en vev. Som en noninvasive middel for evaluering, har overvåking av konstruerte konstruksjoner med bildediagnostikk som magnetisk resonans imaging (MRI) sett en økende interesse i det siste tiåret ^en. For eksempel har magnetisk resonans (MR) teknikker for diffusjon og relaxometry kunnet karakterisere endringer i kjemiske og fysiske egenskaper ved konstruerte vev utvikling ^to. Metoden foreslått ifølgende protokollen bruker mikroskopiske magnetisk resonans elastography (μMRE) som en ikke-invasiv MR-basert teknikk for å måle de mekaniske egenskapene til små myke vev ^3. MRE oppnås ved å koble en sonisk mekanisk aktuator med vev av interesse og registrere shear bølgeutbredelse med en MR skanner ^fire. Nylig har μMRE blitt brukt i tissue engineering å tilegne seg viktig veksten informasjon som tradisjonelt måles ved hjelp av destruktive mekaniske makroskopiske teknikker ^5. I det følgende prosedyre, er elastography oppnås gjennom avbildning av konstruerte konstruksjoner med en modifisert Hahn spin-ekko sekvens kombinert med en mekanisk aktuator. Som vist i figur 1, synkroniserer endret sekvens bilde oppkjøpet med overføring av eksterne skjærbølger, senere, er det bevegelse sensibilisert gjennom bruk av oscillerende bipolare par. Etter samling av bilder med positive og negative bevegelser sensitizasjon, kompleks divisjon av data produsere et skjær bølge bilde. Deretter blir bildet vurderes ved hjelp av en inversjon algoritme for å generere et skjær stivhet kart ^6. De resulterende målinger ved hver voxel har vist seg å korrelere sterkt (R ^2> 0,9914) med data samlet inn ved hjelp dynamisk mekanisk analyse ^7. I denne studien, er elastography integrert i vev utviklingsprosessen for å overvåke menneskelig mesenchymale stamcelle (h MSC) differensiering inn adipogenic og osteogenic konstruksjoner som vist i Figur 2.

Protocol

1. Tissue Construct Forberedelse Vevet konstruere forberedelse prosessen består av tre hovedtrinn: utvidelse av celle befolkning, såing av celler inn på en biomateriale stillas, og differensiering gjennom bruk av kjemiske signalmolekyler. Prosedyren for konstruktet forberedelse er basert på metoder utført av Dennis et al., Hong et al., Og Marion og Mao 8,9,10. Etter kultur og utvidelse av cellelinje, frø de menneskelige stamceller (h MSC…

Discussion

I denne prosedyren, er prosessen med MRE for vev konstruert konstruerer demonstrert fra celleforberedelsen til generering av en elastogram. Ved å anvende en destruktiv mekanisk vurdering metode til tissue engineering rørledningen, er det nå mulig å vurdere endringer i konstruerte konstruerer gjennom flere stadier av utviklingen. I tillegg utfyller MRE andre MR metoder for overvåking vev konstruert konstruerer som diffusjon, magnetization overføring, og kjemisk skift analyse ^1.

<p class="jove_content…

Materials

Material Name	Tipo	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