Zerstörungsfreie Überwachung der abbaubaren Gerüst-basierten Tissue-Engineering Blutgefäß Entwicklung mit optischen Kohärenztomographie
Summary
Ein Schritt-für-Schritt-Protokoll für die zerstörungsfreie und langperiodischer Überwachung des Prozesses der vaskulären Umbau und Abbau Gerüst in Echtzeit-Kultur von biologisch abbaubaren Polymeren Gerüst-basierten Tissue-engineering Blutgefäße mit pulsatile stimulation mit der optischen Kohärenztomographie wird hier beschrieben.
Abstract
Veränderter vascular Grafts mit strukturellen und mechanischen Eigenschaften ähnlich wie natürliche Blutgefäße werden voraussichtlich die wachsende Nachfrage nach arterielle Bypass. Charakterisierung von der Wachstumsdynamik und Umbau Prozess der abbaubaren Polymer Gerüst-basierten Tissue-engineering Blutgefäße (TEBVs) mit pulsatile Stimulation ist entscheidend für das Vascular Tissue Engineering. Optische bildgebende Verfahren zeichnen sich als leistungsfähige Werkzeuge für die Überwachung der Vaskularisierung des technischen Gewebes ermöglicht hochauflösende Bildgebung in Echtzeit-Kultur. Dieses Papier zeigt eine zerstörungsfreie und schnelle Echtzeit-imaging-Strategie, um das Wachstum zu überwachen und Umbau des TEBVs in langfristige Kultur mithilfe optischer Kohärenztomografie (OCT). Geometrische Morphologie wird ausgewertet, darunter Gefäße Umgestaltung Prozess, Wandstärke und Vergleich der TEBV Dicke in verschiedenen Kultur-Zeitpunkte und Anwesenheit der pulsatile Stimulation. Zu guter Letzt OCT bietet praktische Möglichkeiten für Echtzeit-Beobachtung der Abbau des Polymers in die Rekonstruktion Gewebe unter pulsatile Stimulation oder nicht und in jedem Gefäß-Segment, verglichen mit der Bewertung des Polymer Abbau mit scanning Electron microscopic(SEM) und polarisierte Mikroskop.
Introduction
Tissue-Engineering Blutgefäße (TEBVs) ist die vielversprechendste Material als eine ideale Gefäßprothese1. Um Transplantate klinisch nützlich mit ähnlichen strukturellen und funktionellen Eigenschaften als native Schiffe zu entwickeln, wurden mehrere Techniken so Gefäßfunktion2,3zu erhalten. Zwar gab es veränderter Gefäße mit akzeptablen Durchgängigkeit Raten während der Implantation und in Phase III klinische Studie4, zeigen langfristige Kultur und hohen Kosten auch die Notwendigkeit der Überwachung der Entwicklung des TEBVs. Verständnis der extrazellulären matrix(ECM) Wachstum, Umbau und Anpassung Prozesse in TEBVs in der biomimetischen Chemo-mechanischen Umgebung bieten wichtige Informationen für die Entwicklung des Vascular Tissue Engineering.
Die ideale Strategie verfolgen die Entwicklung von kleinem Durchmesser veränderter Gefäße5 sollte zerstörungsfrei, STERIL, längs-, dreidimensionale und quantitative. TEBVs unter verschiedenen Kulturbedingungen konnte durch diese bildgebende Modalität, sogar einschließlich Änderungen vor und nach der vaskulären Transplantation bewertet werden. Strategien, um die Funktionen des Lebens zu beschreiben, veränderter Gefäße benötigt werden. Optische bildgebende Verfahren ermöglichen die Visualisierung und Quantifizierung von Gewebe Abscheidung und Biomaterialien. Weitere Vorteile sind die Möglichkeit, tiefen Gewebe und markierungsfreie Bildgebung mit hoher Auflösung6,7zu aktivieren. Bild-spezifische Moleküle und weniger leicht zugängliche optische Geräte zur Echtzeit-Überwachung ist jedoch ein erhebliches praktisches Hindernis, das die umfassende Anwendung der nichtlinearen optischen Mikroskopie begrenzt hat. Optische Kohärenztomografie (OCT) ist ein optischer Ansatz mit intravaskulären bildgebende Modalität als weit verbreitete klinische Instrument zur kardialen interventionellen Therapie8führen. In der Literatur berichtete die OCT-Methode als eine Möglichkeit, die Wandstärke des TEBVs9,10, gepaart mit affirmativen bildgebender Verfahren für Vascular Tissue engineering Research zu bewerten. In der Erwägung, dass die Dynamik der vaskulären entwickelt wurde Wachstum und Umbau nicht beobachtet.
In dieser Handschrift die, ausführlich wir die Erstellung von biologisch abbaubaren Polymeren Gerüst-basierte TEBVs für vier Wochen Kultur. Menschlichen Nabelschnur Arterien vaskulären glatten Muskelzellen (HUASMCs) sind erweitert und in eine poröse abbaubaren Polyglycolic Säure (PGA) Gerüste im Bioreaktor ausgesät. Biologisch abbaubare Polymere die Rolle in einem temporären Substrat für das Tissue Engineering und haben eine gewisse Verschlechterung Rate11. Um entsprechende Übereinstimmung zwischen Gerüst Abbau und Neo-gewebsneubildung zu gewährleisten, sind ECM und PGA Gerüste entscheidende Faktoren für die effektive Gefäße Umgestaltung. Die Perfusion System simuliert der biomechanischen Mikroumgebung von einheimischen Schiffen und unterhält eine konsequente Verformung unter Druck-Stimulation.
Das Ziel des vorliegenden Protokolls ist eine relativ einfache und zerstörungsfreie Strategie für TEBVs imaging und Langzeitüberwachung der Kultur zu beschreiben. Dieses Protokoll kann zur Visualisierung der morphologischen Veränderungen und Dickenmessung von veränderter Gefäße unter verschiedenen Kulturbedingungen genutzt werden. Darüber hinaus können die Analysen der Polymer-basierten Materialien Abbau in der Gewebetechnik Gerüste für die Identifizierung durchgeführt werden. Durch die Kombination von Methoden des Scannens Elektron können microscopic(SEM) und polarisierte Mikroskop verwendet in diesem Protokoll, Korrelation und Quantifizierung der extrazellulären Matrix Verteilung und PGA Abbau erfolgen die Bewertung Gerüst erleichtern kann, Abbau in Kombination mit OCT-Bildgebung.
Protocol
Representative Results
Discussion
Zu generieren entwickelt Schiffe mit strukturellen und mechanische Eigenschaften ähnlich denen von native Blutgefäße führen um zu verkürzen die Zeit für die klinische Anwendung und ist das ultimative Ziel des vaskulären Engineering. Optische bildgebende Verfahren ermöglichen die Visualisierung von Gewebezüchtungen vaskulären spezifische Komponenten, die einzelnen Konstrukte in der gesamten Kultur und Belichtung Transplantate zu einer Kultur-Umgebung überwachen kann, ohne Kompromisse bei der Sterilität<sup cla…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir möchten die Wissenschaft und Technik Planung Projekt der Provinz Guangdong (2016B070701007) für die Unterstützung dieser Arbeit anerkennen.
Materials
| PGA mesh | Synthecon | ||
| silicone tube | Cole Parmer | ||
| connector | Cole Parmer | ||
| intravascular OCT system | St. Jude Medical, Inc | ILUMIEN™ OPTIS™ SYSTEM | |
| scanning electron microscopic | Philips | FEI Philips XL-30 | |
| polarized microscope | Olympus | Olympus BX51 | |
| sutures | Johnson & Johnson | ||
| pulsatile pump | Guangdong Cardiovascular Institute | ||
| LightLab Imaging software | St. Jude Medical, Inc |
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