चूहों में एक विश्वसनीय और पुनरुद्भनीय महत्वपूर्ण आकार खंडीय ऊरु दोष मॉडल एक कस्टम बाहरी फिक्सेटर के साथ स्थिर
Summary
vivo में महत्वपूर्ण आकार अस्थि दोष के स्तनधारी मॉडल उपचार तंत्र और आर्थोपेडिक उपचार का अध्ययन शोधकर्ताओं के लिए आवश्यक हैं । यहां, हम प्रस्तुत करने के लिए एक प्रोटोकॉल शुरू करने के लिए पुनरुद्देशात्मक, segmental, चूहों में ऊरु दोष बाहरी निर्धारण का उपयोग कर स्थिर ।
Abstract
आर्थोपेडिक अनुसंधान काफी पशु मॉडल पर निर्भर करता है vivo में हड्डी हीलिंग के तंत्र का अध्ययन के रूप में के रूप में अच्छी तरह से नए उपचार तकनीकों की जांच । गंभीर आकार कमानी दोषों को चिकित्सकीय इलाज चुनौतीपूर्ण है, और अनुसंधान के प्रयासों के एक विश्वसनीय, एक खंडीय ऊरु दोष के एम्बूलेंस छोटे जानवर मॉडल से लाभ सकता है । इस अध्ययन में, हम एक चूहा एक बाहरी fixator के साथ स्थिर फीर में एक 5 मिमी महत्वपूर्ण डाइ-सील दोष के सुसंगत और reproducible निर्माण के लिए एक अनुकूलित शल्य प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं । एक अनुकूलित बाहरी लगानेवाला डिवाइस के साथ स्थिर थे जो 4 kirschner तारों को bicortically, जगह करने के लिए एक कस्टम जिग का उपयोग कर डायफिसील ostectomy प्रदर्शन किया गया था । एक दोलन अस्थि देखा दोष बनाने के लिए इस्तेमाल किया गया था । या तो एक कोलेजन स्पंज अकेले या एक कोलेजन rhBMP में लथपथ स्पंज-2 दोष में प्रत्यारोपित किया गया था, और अस्थि चिकित्सा 12 सप्ताह रेडियोग्राफ का उपयोग कर पर नजर रखी थी । 12 हफ्तों के बाद, चूहों बलिदान किया गया था, और ऊतकीय विश्लेषण excised नियंत्रण और इलाज femurs पर प्रदर्शन किया गया था । केवल कोलेजन स्पंज युक्त अस्थि दोष गैर संघ के परिणामस्वरूप, जबकि rhbmp-2 उपचार एक पर्यस्थिक आतनायी और नई हड्डी remodeling के गठन की उपज । पशु प्रत्यारोपण के बाद अच्छी तरह से बरामद, और बाह्य निर्धारण 12 हफ्तों में ऊरु दोष स्थिर करने में सफल साबित हुआ । यह सुव्यवस्थित शल्य चिकित्सा मॉडल आसानी से हड्डी हीलिंग और परीक्षण नई आर्थोपेडिक biomaterials और vivo मेंपुनर्योजी चिकित्सा का अध्ययन करने के लिए लागू किया जा सकता है ।
Introduction
आर्थोपेडिक ट्रामा सर्जरी जटिल फ्रैक्चर की एक विस्तृत श्रृंखला के इलाज पर केंद्रित है । महत्वपूर्ण diaphyseal खंडीय अस्थि दोषों को चिकित्सकीय आसपास की मांसपेशी और periosteum की कमी पुनर्योजी क्षमता के रूप में के रूप में अच्छी तरह से स्थानीयकृत angiogenesis की विफलता के इलाज के लिए मुश्किल साबित कर दिया है1। आधुनिक उपचार तकनीकों हड्डी grafting के साथ ऑपरेटिव निर्धारण, देरी हड्डी (masquelet) grafting, अस्थि परिवहन, फ्यूजन, या विच्छेदन2,3,4शामिल हैं । ज्यादातर रोगियों में जो एम्बूलेंस समारोह उनके आघात के बाद संरक्षित है, अच्छी तरह से काम कर रहे बाहर के अंगों के साथ, अंग निस्तारण स्पष्ट रूप से एक बेहतर उपचार विकल्प5है । इन उबार उपचार अक्सर एक लंबे उपचार पाठ्यक्रम पर शल्य चिकित्सा हस्तक्षेप का मंचन की आवश्यकता है । कुछ लेखकों का सुझाव दिया है कि बाहरी निर्धारण के रूप में इन अनुप्रयोगों के लिए आंतरिक निर्धारण की तुलना में प्रत्यारोपण के दौरान कम ऊतक क्षति के लिए बेहतर है, प्रत्यारोपित सतह क्षेत्र में कमी आई, और वृद्धि की पश्चात समाय स्थिरता फिक्गेटर6। हालांकि, एक संभावित यादृच्छिक नियंत्रित परीक्षण वर्तमान में मदद करने के लिए आंतरिक बनाम बाहरी निर्धारण के गंभीर खुले भंग में टिबिया7के इस विवाद को स्पष्ट करने के लिए चल रहा है । दुर्भाग्य से, या तो उपचार के साथ चयनित, महत्वपूर्ण जटिलता और असफलता दर8,9जारी रहती है । या तो उपचार विधि के साथ, खंडीय हड्डी हानि के संबंध में, सर्जन खंडीय diaphyseal दोषों के साथ संघर्ष करना चाहिए कि वर्तमान महत्वपूर्ण चुनौतियों । खंडीय दोषों के सुधार अस्थि स्थिरीकरण को अधिकतम करना चाहिए और साथ ही osteogenic प्रक्रिया को बढ़ाने10,11.
नैदानिक महत्व के कारण, अभी तक की कम मात्रा, महत्वपूर्ण आकार के diaphyseal खंडीय दोषों, एक प्रभावी, reproducible पशु मॉडल उपचार तकनीकों अग्रिम और अंततः नैदानिक परिणामों में सुधार करने के लिए अनुसंधान टीमों को सक्षम करने के लिए आवश्यक है । शोधकर्ताओं ने एक स्तनधारी पशु मॉडल में vivo फिजियोलॉजिकल हीलिंग तंत्र में अध्ययन करने की जरूरत है । जबकि बाहरी निर्धारण के ऐसे मॉडल पहले से ही12,13,14,15मौजूद हैं, हम गैर के लिए एक अधिक विश्वसनीय विधि प्रदान करने की उंमीद है, अनुपचारित पशुओं में यूनियनों, की पसंद के माध्यम से लागत में कमी सस्ती लगानेवाला सामग्री, और भविष्य के अध्ययन के लिए आसान आवेदन के लिए एक सीधी शल्य चिकित्सा प्रोटोकॉल की रूपरेखा । इस प्रोटोकॉल का प्राथमिक लक्ष्य चूहों में एक महत्वपूर्ण डायफिसील दोष का एक विश्वसनीय और reproducible मॉडल स्थापित करने के लिए है । इस प्रक्रिया में 12 सप्ताह से अधिक चूहा femurs में स्थिरीकरण और हड्डी चिकित्सा का आकलन करके मूल्यांकन किया गया था । माध्यमिक लक्ष्यों में शामिल हैं: एक किफायती मॉडल के रूप में संभव के रूप में प्रभावी बनाने, शल्य दृष्टिकोण और स्थिरीकरण सरल, और पशुओं की नैतिक देखभाल सुनिश्चित करने । लेखकों और अनुसंधान टीम के विभिंन biomaterials और संभावित पुनर्योजी उपचार की एक श्रृंखला के साथ प्रारंभिक प्रयोगों का आयोजन किया इस खंडीय दोष में सुधार करने के लिए ।
Protocol
Representative Results
Discussion
ऐसे पूर्ण अस्थि भंग के रूप में आर्थोपेडिक चोटों के छोटे जानवर के मॉडल अनुसंधान कि अस्थिजनन के तंत्र की पड़ताल और20biomaterials की चिकित्सकीय क्षमता का आकलन सक्षम करें । यह अध्ययन एक चूहा खंडीय दोष मॉड?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह काम एक NIH उपकरण अनुदान द्वारा समर्थित किया गया था 1S10OD023676-01 अतिरिक्त सहायता के साथ प्रदान की विस्कॉंसिन विश्वविद्यालय के विभागों के आर्थोपेडिक्स और पुनर्वास और चिकित्सा और सार्वजनिक स्वास्थ्य के स्कूल । हम है UW कार्बोन कैंसर केंद्र समर्थन अनुदान P30 CA014520 और उनके छोटे जानवर इमेजिंग सुविधा का उपयोग स्वीकार करते हैं, साथ ही साथ NIH प्रशिक्षण अनुदान 5T35OD011078-एच मार्टिन के समर्थन के लिए 08 । हम भी धंयवाद माइकल और मरियम Musculoskeletal उत्थान भागीदारी के उनके समर्थन के लिए शैनन मुकदमा ।
Materials
| 0.9% Sterile Saline | Baxter | 2F7124 | Used for irrigating wound and rehydration |
| 10% Iodine/Povidone | Carefusion | 1215016 | Used to prep skin |
| 10% Neutral Buffered Formalin | VWR | 89370094 | Used as fixative |
| 1mm non-threaded kirschner wire | DePuy Synthes | VW1003.15 | Sterilized, used for the most proximal pin |
| 1mm threaded kirschner wire | DePuy Synthes | VW1005.15 | Sterilized, used for the 3 most distal pin slots |
| 2×2 gauze | Covidien | 4006130 | Sterilized, used to prep skin and absorb blood |
| 4-0 Vicryl Suture | Ethicon | 4015304 | Used to close muscle and skin layers |
| 4-40 x 0.25",18-8 stainless steel button head cap screws | Generic | External fixator assembly | |
| 4200 Cordless Driver | Stryker | OR-S-4200 | Used to drill kirschner wires |
| 4×4 gauze | Covidien | 1219158 | Sterilized, used to absorb blood |
| 70 % Ethanol | Used to prep skin | ||
| Baytril | Bayer Healthcare LLC, Animal health division | 312.10010.3 | Added to water as an antibiotic |
| Cefazolin | Hikma Pharmaceuticals | 8917156 | Pre-op antibiotic |
| CleanCap Gaussia Luciferase mRNA (5moU) | TriLink Biotechnologies | L-7205 | Modified mRNA encoding for Gaussia Luciferase, keep on ice during use |
| Coelenterazine native | NanoLight Technology | 303 | Substrate for Guassia Luciferase, used to assess luciferase activity in vivo |
| Double antibiotic ointment | Johnson & Johnson consumer Inc | 8975432 | Applied to pin sites post-op as wound care |
| Dual Cut Microblade | Stryker | 5400-003-410 | Used to create 5mm defect in femur |
| Ethylenediamine Tetraacetic Acid (EDTA) | Fisher | BP120-500 | Used to decalcify bone to prep for histology |
| Extended Release Buprenorphine | ZooPharm | Used as 3 day pain relief | |
| Fenestrated drapes | 3M | 1204025 | Used to establish sterile field |
| Handpiece cord for TPS | Stryker | OR-S-5100-4N | Used to create 5mm defect in femur |
| Heating pad | K&H Pet Products | 121239 | Rat body temperature maintenance |
| Hexagonal head screwdriver | Wiha | 263/1/16 " X 50 | External fixator tightening |
| Induction chamber | Generic | Anesthesia for rats | |
| Infuse collagen sponge with recombinant human Bone Morphogenic Protein-2 | Medtronic | 7510200 | Clinically relevant treatment used as positive control |
| Isoflurane | Clipper | 10250 | Anesthesia for rats |
| IVIS | Perkin Elmer | 124262 | Bioluminescence imaging modality |
| Jig | Custom | Used to place bicortical pins | |
| Lipofectamine MessengerMAX | Fisher Scientific | LMRNA003 | mRNA complexing agent that enables mRNA delivery |
| Sensorcaine-MPF (Bupivicane (0.25%) and Epinephrine (1:200,000)) | APP Pharmaceuticals, LLC | NDC 63323-468-37 | Applied to surgical site for pain relief and vasoconstriction |
| Sterile water | Hospira | 8904653 | Used as solvent for cefazolin powder |
| Titanium external fixator plates | Custom | Prepared in house with scrap titanium and milling machine | |
| Total Performance System (TPS) Console | Stryker | OR-S-5100-1 | Used to create 5mm defect in femur |
| TPS MicroSaggital Saw | Stryker | OR-S-5100-34 | Used to create 5mm defect in femur |
| Ultrafocus Faxitron with DXA | Faxitron | High resolution radiographic imaging modality | |
| Uniprim rat diet | Envigo | TD.06596 | Medicated rat diet |
| Universal Handswitch for TPS | Stryker | OR-S-5100-9 | Used to create 5mm defect in femur |
| Vetbond Tissue Adhesive | 3M | 1469 | Skin closure |
Riferimenti
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