El escalado de Engineered injertos vasculares Usando 3D Impreso guías y el método de anillo de apilamiento
Summary
vasos sanguíneos de ingeniería escalables mejorarían aplicabilidad clínica. El uso de guías fácilmente considerables 3D-impreso, anillos de músculo liso vascular se crearon y se apilan en una forma tubular, formando un injerto vascular. Los injertos pueden ser de un tamaño para cubrir la gama de dimensiones de las arterias coronarias humanas, simplemente cambiando el tamaño de la guía de 3D-impreso.
Abstract
La enfermedad coronaria sigue siendo la principal causa de muerte, que afecta a millones de estadounidenses. Con la falta de injertos vasculares autólogos disponibles, los injertos de ingeniería ofrecen un gran potencial para el tratamiento del paciente. Sin embargo, los injertos vasculares de ingeniería generalmente no son fácilmente escalable, lo que requiere la fabricación de moldes personalizados o tubos de polímero con el fin de personalizar a diferentes tamaños, lo que constituye una práctica que consume tiempo y costoso. arterias humanas varían en diámetro de lumen de aproximadamente 2,0 a 38 mm y espesor de pared de alrededor de 0,5 a 2,5 mm. Hemos creado un método, denominado el "Método de apilado Anillo", en el que los anillos de tamaño variable de tejido del tipo celular deseado, demostraron aquí con las células del músculo liso vascular (SMC), se pueden crear utilizando guías de postes centrales para controlar la luz de diámetro y capas exteriores que dictan espesor de la pared del vaso. Estos anillos de tejido entonces se apilan para crear una construcción tubular, imitando la forma natural de un vaso sanguíneo. La longitud del recipiente puede be adapta simplemente apilar el número de timbres necesarios para constituir la longitud necesaria. Con nuestra técnica, los tejidos de formas tubulares, similar a un vaso sanguíneo, pueden fabricarse fácilmente en una variedad de dimensiones y longitudes para satisfacer las necesidades de la clínica y el paciente.
Introduction
En el tratamiento de la enfermedad arterial coronaria (CAD), los propios vasos sanguíneos de un paciente se cosechan como material de injerto para la cirugía de bypass. Sin embargo, a menudo, los pacientes con enfermedades no tienen vasos viables para donar a sí mismos, y en los casos en que lo hacen, la zona donante causa considerables daños adicionales y tiene un grave riesgo para la infección. 1 injertos vasculares de ingeniería podrían llenar esta necesidad. La escalabilidad es de suma importancia para los buques de ingeniería con el fin de satisfacer la amplia gama de requisitos de tamaño de recipiente de los pacientes. Sin embargo, los métodos actuales para los buques de ingeniería no son fácilmente escalables, y por lo general requieren de nueva fabricación de moldes complejos o estructuras de polímeros. La mayoría diseñados injertos o bien utilizan un andamio tubular de polímero que se siembra con fibroblastos vasculares, músculo liso, o células endoteliales; o rodar una lámina de células alrededor de un mandril para crear un tubo de tejido. Dos injertos vasculares artificiales en los ensayos clínicos se basan en una decellularizeplataforma de polímero ECM d. 2, 3, 4 injertos de polímeros disponibles para su uso en la reparación vascular ya se sabe que tienen problemas con la permeabilidad, lo que podría surgir como un problema importante con la aplicación a largo plazo de un injerto con una presencia sostenida de polímero. Moldes tubulares se han utilizado para fabricar completamente vasos celulares, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 que los procedimientos requerirían diseño adicional y la fabricación de herramientas para moldes personalizados con el fin de producir los vasos en una variedad de tamaños .
El método descrito en la presente memoria abarca una nueva técnica para la creación vascular ingeniería fácilmente escalableinjertos utilizando insertos impresos en 3D personalizables y placas de cultivo tradicionales. 14 Las células se sembraron en placas con inserciones de un poste central y la carcasa exterior. Los controles a posteriori diámetro de la luz y permite que la monocapa de células que se auto-ensamblan en un anillo de tejido. El exterior de espesor controles de concha del anillo, y por lo tanto el espesor de pared del recipiente final. anillos de tejido terminadas se apilan para formar un tubo, injerto vascular. La ventaja de este método, denominado "Método de apilado Ring," es que cualquier tipo de célula adherente se puede sembrar en la configuración de placas y anillos de tejido o tubos de cualquier tamaño necesario para la aplicación deseada puede ser generada por una simple modificación de los insertos de guía. Técnicas comparativas en el tejido de ingeniería que crea los anillos de tejido siguen siendo difíciles de escala, 15, 16 que requiere refabricación de moldes para cada tamaño deseado. Además, los injertos vasculares hechas usando este método se pueden producird en 2-3 semanas, varias semanas más rápido en comparación con otros buques de ingeniería. 6 Para la clínica, esta discrepancia de tiempo puede hacer una diferencia significativa en el tratamiento de un paciente deterioro.
Protocol
Representative Results
Discussion
El Método de apilado Anillo presenta múltiples ventajas sobre las técnicas de construcción de tejido de ingeniería vasculares actuales. La RSM puede ser adaptado para crear vasos humanos de cualquier tamaño simplemente la personalización de las dimensiones de correos y la capa externa. Nuestro método permite el desarrollo de los vasos de ingeniería libre de polímero compuesto solamente de las células humanas y rápida degradación material de soporte que se encuentra en proceso de cicatrización de la herida …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores desean agradecer a nuestros colegas de laboratorio compañero de Lam Ammar Chishti y Bijal Patel por su amable ayuda con algo de la cultura y la histología de células. El financiamiento fue proporcionado por la Universidad Estatal de Wayne Nanomedicina Fellowship (CBP), puesta en marcha y Fondos Instituto de Investigación Cardiovascular del Fondo Semilla (MTL).
Materials
| Human Aortic Smooth Muscle Cells | ATCC | PCS-100-012 | vascular smooth muscle cells |
| Medium 231 | Gibco (Life Technologies | M-231-500 | media specific to vascular smooth muscle cells |
| Human Aortic Smooth Muscle Cell Growth Kit | ATCC | PSC-100-042 | growth factors for maintaining vascular smooth muscle cell viability |
| Replicator Mini 3D printer | MakerBot | N/A | 3D printer |
| Poly(lactic acid) 3D ink (PLA) | MakerBot | N/A | 3D printer filament |
| Poly(dimethlysiloxane) (PDMS) | Ellworth Adhesives | 3097358-1004 | polymer for gluing plate parts |
| Fibrinogen | Hyclone Labratories, Inc. | SH30256.01 | fibrin gel component |
| Thrombin | Sigma Life Sciences | F3879-5G | fibrin gel component |
| Tranforming Growth Factor-Beta 1 | PeproTech | 100-21 | growth factor for stimulating collagen production |
| Hemocytometer | Hausser Scientific Co. | 3200 | for cell counting |
| Polycarbonate tubing | US Plastics | PCTUB1.750X1.625 | material for making tall, ring stacking plates |
| Polycarbonate sheet | Home Depot | 409497 | material for making tall, ring stacking plates |
| Adhesive polymer solvent | SCIGRIP | 10799 | material for making tall, ring stacking plates |
| Instron 5940 | Instron | N/A | tensile testing machine |
| U-Stretch | Cell Scale | N/A | tensile testing machine |
| Smooth Muscle Actin | MA5-11547 | Thermo Fisher | antibody |
| Tropomyosin | MA5-11783 | Thermo Fisher | antibody |
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