Endothelial सेल पर कब्जा है और बनाए रखने के लिए Ferromagnetic नंगे धातु स्टेंट
Summary
हमारा लक्ष्य डिजाइन, निर्माण और endothelial सेल को पकड़ने के लिए लौह-चुंबकीय स्टेंट का परीक्षण करने के लिए गए थे। दस स्टेंट फ्रैक्चर के लिए परीक्षण किया गया है और 10 से अधिक स्टेंट को बरकरार रखा चुंबकत्व के लिए परीक्षण किया गया। अंत में, 10 स्टेंट में इन विट्रो परीक्षण किया गया और 8 अधिक स्टेंट सेल पर कब्जा और अवधारण को दिखाने के लिए 4 सूअरों में प्रत्यारोपित किया गया।
Abstract
हृदय स्टेंट की रैपिड endothelialization स्टेंट थ्रोम्बोसिस कम करने के लिए और खून बह रहा खतरा कम हो सकता है, जो विरोधी प्लेटलेट चिकित्सा से बचने की जरूरत है। सुपर समचुंबक लोहे के आक्साइड नैनोकणों (SPION) के साथ लेबल एन्दोथेलिअल परिणाम कोशिकाओं (ईओसी) पर कब्जा करने और बनाए रखने के लिए चुंबकीय बलों का उपयोग की व्यवहार्यता पहले से दिखाया गया है। लेकिन इस तकनीक को तेजी से endothelialization साबित करने के लिए इन विट्रो में और इन विवो परीक्षण के बाद एक चुंबकीय और biocompatible सामग्री से एक यंत्रवत् कार्यात्मक स्टेंट के विकास की आवश्यकता है। हम कंप्यूटर एडेड डिजाइन (सीएडी) का उपयोग कर 2205 डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील से एक कमजोर लौह स्टेंट विकसित की है और इसकी डिजाइन आगे परिमित तत्व विश्लेषण (FEA) का उपयोग परिष्कृत किया गया। स्टेंट के अंतिम डिजाइन यांत्रिक crimping और विस्तार के दौरान सामग्री के फ्रैक्चर सीमा से नीचे एक प्रिंसिपल तनाव का प्रदर्शन किया। एक सौ स्टेंट निर्मित किए गए थे और उनमें से एक सबसेट यांत्रिक परीक्षण, रेत के लिए इस्तेमाल किया गया थाained चुंबकीय क्षेत्र मापन, इन-विट्रो सेल पर कब्जा अध्ययन, और इन विवो आरोपण अध्ययन करता है। दस स्टेंट वे विफलता के बिना चक्र crimping और विस्तार निरंतर यदि सत्यापित करने के लिए तैनाती के लिए परीक्षण किया गया। एक अन्य 10 स्टेंट एक मजबूत neodymium चुंबक का उपयोग चुम्बकीय थे और उनके बनाए रखा चुंबकीय क्षेत्र मापा गया था। स्टेंट को बरकरार रखा चुंबकत्व हमारे इन विट्रो अध्ययन में SPION लेबल ईओसी पर कब्जा करने के लिए पर्याप्त था कि पता चला है। SPION लेबल ईओसी को पकड़ने और प्रतिधारण एक चुम्बकीय स्टेंट और 4 सूअरों में से प्रत्येक में एक गैर-चुम्बकीय नियंत्रण स्टेंट दाखिल द्वारा बड़े पशु मॉडल में सत्यापित किया गया था। stented धमनियों 7 दिनों के बाद explanted और histologically विश्लेषण किया गया। इस अध्ययन में विकसित कमजोर चुंबकीय स्टेंट को आकर्षित करने और तेजी से चिकित्सा को बढ़ावा देने सकता है, जो SPION लेबल endothelial कोशिकाओं को बनाए रखने में सक्षम थे।
Introduction
Patients implanted with vascular stents manufactured from thrombogenic materials like stainless steel, cobalt chromium, and platinum chromium – both bare metal stents (BMS) and drug eluting stents (DES) – need anti-platelet therapy to prevent thrombus formation. BMS heal rapidly, but are subject to late stage restenosis due to incomplete healing. DES require long term anti-platelet therapy due to delayed healing. Anti-platelet therapy administered to avoid thrombosis as a result of incomplete or delayed healing leads to increased bleeding risk and may not be suitable for certain patients1,2. An ideal stent will heal completely and quickly thus avoiding long-term anti-platelet therapy and late stage restenosis. This complete healing can only be achieved if the stent is rapidly coated with a monolayer of endothelial cells after implantation. Coating the stents with biocompatible materials such as gold or other biopolymers has been shown to improve thrombo-resistance, but none of these techniques achieved ideal blood compatibility as may be possible by coating with endothelial cells3,4.
A stent can be coated with endothelial cells post implantation by attracting circulating progenitor cells. This self-seeding technique can be achieved by utilizing ligands and antibodies. But this technique is limited by the low number of circulating endothelial progenitor cells. A promising strategy is to deliver cells directly to the stent immediately following implantation during a short period of blood flow occlusion3,5. This strategy requires a technique for rapidly capturing cells and retaining them on the stent even after restoring blood flow. We have developed a technique in which a magnetic stent is used to attract and retain magnetically-labeled endothelial cells delivered post implantation. To achieve this, a functional BMS with sufficient magnetic properties to capture and retain magnetically-labeled endothelial cells is required6.
In this paper, we discuss the methods for designing, manufacturing, and testing a 2205 stainless steel stent. The stents were designed using CAD and FEA. The manufactured stents were magnetized using a neodymium magnet and the retained magnetic field was measured using a magneto-resistance microsensor probe. We then tested the stents for magnetically-labeled cell capture in a culture dish during our in-vitro experiments. Finally, the stents were tested in-vivo by implanting magnetic and non-magnetic stents in 4 pigs and histologically analyzing the stented arteries.
Protocol
Representative Results
Discussion
हम एक नंगे धातु स्टेंट के रूप में कार्य कर सकते हैं और SPION लेबल endothelial कोशिकाओं को आकर्षित कर सकते हैं, जो एक चुंबकीय स्टेंट विकसित की है। चुंबकीय स्टेंट से जुड़े पिछले अध्ययनों में, शोधकर्ताओं की वजह से एक f…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors thank Tyra Witt, Cheri Mueske, Brant Newman and Dr. Peter J. Psaltis, MBBS, PhD for their valuable contributions. This study was financially supported by European Regional Development Fund – FNUSA-ICRC (No. CZ.1.05/1.100/02.0123), American Heart Association Scientist Development Grant (AHA #06-35185N), National Institutes of Health (T32HL007111) and The Grainger Innovation Fund – Grainger Foundation.
Materials
| 2205 Stainless steel | Carpenter Technology Corporation | N/A | Round bar stock material |
| Abaqus | Dassault systems | N/A | Software |
| Atropine | Prescription drug. | ||
| Clopidogrel | Commercial name: Plavix. Prescription drug. | ||
| CM-DiI | Life Technologies | V-22888 | Molecular Probes, Eugene, OR |
| Endothelial growth medium-2 | Lonza | CC-3162 | |
| Hand Held Crimping tool | Blockwise engineering | M1-RMC | |
| Hydrochloric acid (HCl) | Sigma Aldrich | MFCD00011324 | CAUTION: wear proptective equipment and handle under fume hood |
| Isoflurane anesthesia | Piramal Critical Care, Inc. | ||
| Isopropyl alcohol | Sigma Aldrich | MFCD00011674 | |
| NdFeB magnet 2" Dia x 1" thick | Amazing magnets | D1000P | Axially magnetized disc magnet with poles on flat faces |
| Over-The-Wire trifold balloon | N/A | N/A | Any commercially available OTW trifold balloon can be used |
| Phosphate buffered saline | Life Technologies | 10010-023 | Commonly known as PBS |
| Sodium Bicarbonate (NaHCO3) | Sigma Aldrich | MFCD00003528 | |
| Sodium pentobarbital | Zoetis | Commercial Name: Sleepaway (26%), FatalPlus, Beuthanasi. Controlled substance to be ordered only by licensed veternarian | |
| SolidWorks | Dassault systems | N/A | Software |
| SpinTJ-020 micro sensor | MicroMagneitcs Sensible Solutions | N/A | Long probe STJ-020 microsensor |
| SPION | Mayo Clinic | N/A | Nanoparticles synthesized internally (Ref: Lee, S. J. et al. Nanoparticles of magnetic ferric oxides encapsulated with poly(D,L latide-co-glycolide) and their applications to magnetic resonance imaging contrast agent. J Magn Magn Mater 272, 2432-2433, doi:DOI 10.1016/j.jmmm.2003.12.416 (2004)) |
| Telazol | Zoetis | Controlled substance to be ordered only by licensed veternarian | |
| Trypsin EDTA | Life Technologies | 25200-056 | Gibco, Grand Island, NY |
| Xylazine | Bayer Animal Health | Commercial name: Rompun. Controlled sunstance to be ordered only by a licensed veternarian |
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