Non distruttive monitoraggio dello sviluppo del vaso sanguigno tessutale basati su Scaffold degradabile usando la tomografia a coerenza ottica
Summary
Un protocollo di passo dopo passo per controlli non distruttivi e di lungo periodo monitoraggio del processo di rimodellamento vascolare e la degradazione di impalcatura nella cultura in tempo reale di biodegradabili polimerici basati su impalcatura tessutale vasi sanguigni con stimolazione pulsatile usando la tomografia ottica di coerenza è descritto qui.
Abstract
Gli innesti vascolari ingegnerizzati con proprietà strutturali e meccaniche simili ai vasi sanguigni naturali sono tenuti a soddisfare la crescente domanda per bypass arterioso. Caratterizzazione della dinamica di crescita e il processo di rimodellamento dei polimeri biodegradabili basate su impalcatura tessutale vasi sanguigni (TEBVs) con stimolazione pulsatile è cruciale per l’ingegneria del tessuto vascolare. Tecniche di imaging ottici si distinguono come potenti strumenti per il monitoraggio di vascolarizzazione del tessuto ingegnerizzato abilitazione imaging ad alta risoluzione in tempo reale cultura. Questa carta dimostra un non distruttivo e veloce in tempo reale strategia per monitorare la crescita di imaging e rimodellamento del TEBVs in coltura a lungo termine mediante tomografia a coerenza ottica (OCT). Morfologia geometrica viene valutata, tra cui il processo di rimodellamento vascolare, spessore della parete e confronto di spessore TEBV in intervalli di tempo di diversa cultura e presenza di stimolazione pulsatile. Infine, OCT fornisce possibilità pratiche per l’osservazione in tempo reale della degradazione del polimero nei tessuti ricostruzione sotto stimolazione pulsatile o non e in ogni segmento di vaso, di rispetto con la valutazione dell’utilizzo di degradazione polimerica scanning electron microscopic(SEM) e microscopio polarizzato.
Introduction
Tessutale di vasi sanguigni (TEBVs) è il materiale più promettenti come un innesto vascolare ideale1. Al fine di sviluppare gli innesti per essere clinicamente utile con le simili proprietà strutturali e funzionali come vasi nativi, tecniche multiple sono state progettate per mantenere la funzione vascolare2,3. Anche se ci sono stati derivati dal vasi con tassi di pervietà accettabile durante l’impianto e in studio clinico di fase III4, coltura a lungo termine e l’alto costo mostrano anche la necessità di monitoraggio dell’evoluzione della TEBVs. Comprensione dei processi di crescita, rimodellamento e adattamento matrix(ECM) extracellulare in TEBVs nell’ambiente di chemio-meccanica di biomimetica può fornire informazioni cruciali per lo sviluppo dell’ingegneria di tessuto vascolare.
La strategia ideale per seguire l’evoluzione delle navi derivati dal piccolo diametro5 dovrebbe essere non distruttivo, sterile, longitudinale, tridimensionale e quantitativa. Questa modalità di formazione immagine, tra cui anche cambiamenti prima e dopo trapianto vascolare potrebbe essere valutato TEBVs sotto differenti condizioni di coltura. Sono necessarie strategie per descrivere le caratteristiche dei vasi vivente ingegnerizzato. Tecniche di imaging ottici consentono la visualizzazione e quantificazione di deposizione tissutale e biomateriali. Altri vantaggi sono la possibilità di abilitare imaging dei tessuti profondi e privo di etichetta con alta risoluzione6,7. Tuttavia, immagine specifiche molecole e apparecchiature ottiche meno facilmente accessibile per il monitoraggio in tempo reale è un ostacolo pratico significativo, che ha limitato l’applicazione estesa della microscopia ottica non lineare. Tomografia a coerenza ottica (OCT) è un approccio ottico con modalità di formazione immagine intravascolare come strumento clinico ampiamente usato per guidare la terapia interventistica cardiaca8. Nella letteratura il metodo dell’OCT è stato segnalato come un modo per valutare lo spessore della parete di TEBVs9,10, accoppiato con modalità di imaging affermativa per ricerca di ingegneria del tessuto vascolare. Considerando che, le dinamiche di engineered vascolare crescita ed il ritocco non è stata osservata.
In questo manoscritto, dettagliamo la preparazione del TEBVs basato su scaffold polimerici biodegradabili per la cultura di quattro settimane. Cellule muscolari lisce vascolari arterie ombelicali umane (HUASMCs) sono espanse e teste di serie un impalcature di acido (PGA) poroso poliglicolico degradabile nel bioreattore. Polimeri biodegradabili il ruolo in un substrato temporaneo per l’ingegneria tissutale e hanno un certo degrado tasso11. Al fine di garantire una corrispondenza appropriata tra degrado dell’impalcatura e formazione di neo-tessuto, ECM e PGA ponteggi sono fattori cruciali per il rimodellamento vascolare efficace. Il sistema di perfusione simula il microambiente biomeccanico dei vasi nativi e mantiene una deformazione costante sotto stimolazione di pressione.
L’obiettivo del protocollo presentato è quello di descrivere una strategia relativamente semplice e non distruttiva per TEBVs di imaging e monitoraggio a lungo termine della cultura. Questo protocollo può essere utilizzato per la visualizzazione dei cambiamenti morfologici e misure di spessore dei derivati dal vasi sotto differenti condizioni di coltura. Inoltre, l’analisi del degrado di materiali polimerici nel tessuto impalcature di ingegneria possono essere eseguite per l’identificazione. Combinando metodi di scansione elettrone microscopio polarizzato utilizzati in questo protocollo, la correlazione e la quantificazione di distribuzione di matrice extracellulare e la degradazione di PGA e microscopic(SEM) può essere fatto, che può facilitare la valutazione dell’impalcatura degradazione combinato con formazione immagine OCT.
Protocol
Representative Results
Discussion
Per generare ingegnerizzato vasi con strutturali e proprietà meccaniche simili a quelle dei vasi sanguigni nativi può condurre per accorciare i tempi per l’uso clinico ed è l’obiettivo finale di ingegneria vascolare. Tecniche di imaging ottici consentono la visualizzazione di tessuti ingegnerizzati vascolare componenti specifici, che non è possibile monitorare diversi costrutti in tutto gli innesti di cultura e l’esposizione a un ambiente di cultura senza compromettere la sterilità7. In quest…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vorremmo riconoscere la scienza e la tecnologia pianificazione progetto della provincia di Guangdong (2016B070701007) per sostenere questo lavoro.
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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