Operationstechnik zur Implantation von Tissue Engineered Gefäßprothesen und Folge<em> In-vivo-</em> Überwachung
Summary
Ein Schritt-für-Schritt-Protokoll für die inter-Positions Platzierung von Tissue Engineered Vessels (TEVs) in die Halsschlagader eines Schafes mit End-to-End-Anastomose und digitale Echtzeit-Beurteilung in vivo bis Tieropfer.
Abstract
Die Entwicklung von Tissue Engineered Vessels (TEVs) wird durch die Fähigkeit vorgeschoben, um routinemäßig und effektiv Implantat TEVs (4-5 mm Durchmesser) in einen großen Tiermodell. Ein Schritt-Schritt-Protokoll für interposition Platzierung des TEV und Echtzeit-Digital Beurteilung des TEV und nativen Karotiden wird hier beschrieben. Durch die Implantation von Flusssonden, Katheter und Ultraschallkristallen (fähig In-vivo-Überwachung ermöglicht wird Aufzeichnungs Änderungen implantierter TEVs und nativen Karotiden) zu der Zeit der Operation dynamisch Durchmesser. Nach der Implantation können Forscher arterielle Blutströmungsmuster, invasive Blutdruck und Arteriendurchmesser ergibt Parameter wie Pulswellengeschwindigkeit, Augmentationsindex, Pulsdruck und Einhaltung zu berechnen. Datenerfassung unter Verwendung eines einzelnen Computerprogramms zur Analyse der gesamten Dauer des Experiments durchgeführt. Solche unschätzbaren Daten gibt Einblick in TEV Matrixumbau, dessen resemblance, native / Schein-Kontrollen und Gesamt TEV Leistung in vivo.
Introduction
Das Hauptaugenmerk bei der Entwicklung TEVs war es, einen Ersatz für autologes Transplantat Ersatz bieten, wenn autologe Gefäße sind nicht verfügbar und die Gebersicht Morbidität zu begrenzen. Beispielsweise hat die Zahl der koronaren Arterien-Bypass-Operationen pro Jahr in den USA 350.000 überschritten, und die ideale Quelle geeigneter Transplantate bleibt der linken Arteria mammaria interna, linke vordere absteigende Koronararterie und die Vena saphena 1. Da viele Menschen, die unter Gefässkrankheiten leiden, nicht geeignet Arterien und Venen für autologes Transplantat ausgetauscht werden müssen, hat die Entwicklung von TEVs somit ein intensives Forschungsfeld werden seit Jahrzehnten 1-6. Während die Konstruktion und Optimierung von neuen TEVs haben viele Fortschritte durchgemacht, die Berichterstattung über die Operationstechniken eingesetzt, um die TEVs sich nicht ein Thema von so intensiven Diskussion gewesen zu implantieren. Vielmehr werden Protokolle über die Implantation TEVs in Tiermodellen weitgehend linksbis zu Ermittler forschen.
Die folgende Manuskript zeigt, wie TEVs durch die Verwendung einer End-zu-End-Anastomose Ansatz zu implantieren. Dieses Verfahren wurde unter Verwendung eines spezifischen anastomotischen Nahtmuster, Stabilisierungsnahttechnik optimiert Längsspannung und der Zugabe von in-vivo-Überwachung Instrumentierung optimiert. Dieses Verfahren wird bei einigen der vielen Variationen, die zuvor verwendet wurden, gegenübergestellt. Darüber hinaus wird beschrieben, wie Sie diese Parameter wie arterieller Blutdruck, TEV Durchmesser / Compliance erwerben und Durchflussrate durch das TEV nach der Operation bis Explantation. Diese Datensammlung eine unverzichtbare Analyse des TEV, während es in dem Verfahren der Umbau ist.
Protocol
Representative Results
Discussion
Der Zweck dieses Berichts ist es, ein sicheres und reproduzierbares Verfahren zur Implantat TEVs von Interesse in der Schaf- Halsschlagader ist. Die Mutterhalsschlagadern, die in diesem Modell verwendeten Tiere waren 0,5-0,75 mm Dicke und 4,5 bis 5 mm Außendurchmesser. Die hier beschriebene Operationstechnik wurde zum Implantieren TEVs unterschiedlicher Geometrien messen 0,25-1 mm Dicke, 4-5 mm Außendurchmesser und 4 cm Länge mit großem Erfolg bewährt sich bis zu 3 Monaten Dauer der beabsichtigten Endpunkt erfolgre…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse aus dem National Heart and Lung Institute (R01 HL086582) und der New York Stammzellwissenschaftsfonds (NYSTEM, Vertrag # unterstützt C024316), um STA und in JoVE Video verwendet wurden von John Nyquist abgeschlossen DDS Abbildungen; Medical Illustrator von State University of New York in Buffalo.
Materials
| Equipment | Manufacturer | Serial/Catalog # | Notes | |
| Pressure Transducer | Becton Dickinson | P23XL-1 | 1+ (1 for each artery) Used with water-filled diaphragm domes |
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| Amplifier and transducer box | Gould | 5900 Signal Conditioner Cage | 1 Two transducers and amplifiers should be included in cage. While this specific unit may be discontinued, other commercially available pressure transducers with a BNC/analog output will communicate with the Sonometrics equipment |
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| T403 Console with TS420 perivascular flowmeter module(x2) | Transonic Systems | T403 module and TS420 (x2) | 1 Flow probes measuring flow through each of the carotid arteries will connect to each of the TS420 units. |
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| Digital ultrasonic measurement unit | Sonometrics | TR-USB | 1 | |
| Flow Probe Precision S-Series 4mm | Transonic Systems Inc. | MC4PSS-LS-WC100-CM4B-GA | 2 | |
| 1mm Sonometrics Crystals | Sonometrics Systems | 1R-38S-20-NC-SH | 2-4 (2 for each artery) | |
| Catheter for implantation | BD (Becton Dickinson) | 381447 | 1+ (1 for each artery) Catheter is cut and secured to microbore tubing, stylette is utilized for insertion |
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| Tygon Microbore Tubing | Norton Performance Plastics | (AAQ04127) Formulation S-54-HL | NA (cut to length for an extension set) | |
| Luer Stub Adapter | BD (Becton Dickinson) | 427564 (20 gauge) | 1+ (1 for each arterial catheter) | |
| Surflo Injection Plug | Terumo | SR-IP2 | 1+ (1 for each arterial catheter) | |
| Meadox | PTFE (Teflon) Felt | 19306 | NA (cut to size) The PTFE felt used in our studies was discontinued. However, comparable companies such as “Surgical Mesh” offer products which are equivalent. |
Referências
- Goldman, S., et al. Long-term patency of saphenous vein and left internal mammary artery grafts after coronary artery bypass surgery: Results from a Department of Veterans Affairs Cooperative Study. Journal of the American College of Cardiology. 44, 2149-2156 (2004).
- Achouh, P., et al. Long-term (5- to 20-year) patency of the radial artery for coronary bypass grafting. The Journal of Thoracic And Cardiovascular Surgery. 140, 73-79 (2010).
- Conklin, B. S., Richter, E. R., Kreutziger, K. L., Zhong, D. S., Chen, C. Development and evaluation of a novel decellularized vascular xenograft. Medical Engineering & Physics. 24, 173-183 (2002).
- Zhu, C., et al. Development of anti-atherosclerotic tissue-engineered blood vessel by A20-regulated endothelial progenitor cells seeding decellularized vascular matrix. Biomaterials. 29, 2628-2636 (2008).
- Quint, C., et al. Decellularized tissue-engineered blood vessel as an arterial conduit. Proceedings of the National Academy of Sciences. 108, 9214-9219 (2011).
- Kaushal, S., et al. Functional small-diameter neovessels created using endothelial progenitor cells expanded ex vivo. Nat Med. 7, 1035-1040 (2001).
- Galatos, A. D. Anesthesia and Analgesia in Sheep and Goats. Veterinary Clinics of North America: Food Animal Practice. 27, 47-59 (2011).
- Okutomi, T., Whittington, R. A., Stein, D. J., Morishima, H. O. Comparison of the effects of sevoflurane and isoflurane anesthesia on the maternal-fetal unit in sheep. J Anesth. 23, 392-398 (2009).
- Swartz, D. D., Russell, J. A., Andreadis, S. T. Engineering of fibrin-based functional and implantable small-diameter blood vessels. American Journal of Physiology – Heart and Circulatory Physiology. 288, H1451-H1460 (2005).
- Niklason, L. E., et al. Functional arteries grown in vitro. Science. 284, 489-493 (1999).
- Dahl, S. L. M., et al. Readily Available Tissue-Engineered Vascular Grafts. Science Translational Medicine. 3, 68ra69 (2011).
- Wu, W., Allen, R. A., Wang, Y. Fast-degrading elastomer enables rapid remodeling of a cell-free synthetic graft into a neoartery. Nature Medicine. 18, 1148-1153 (2012).
- Saami, K. Y., Bryan, W. T., Joel, L. B., Shay, S., Randolph, L. G. The fate of an endothelium layer after preconditioning. Journal of vascular surgery : Official Publication, the Society for Vascular Surgery [and] International Society for Cardiovascular Surgery, North American Chapter. 51, 174-183 (2010).
- Ueberrueck, T., et al. Comparison of the ovine and porcine animal models for biocompatibility testing of vascular prostheses. Journal of Surgical Research. 124, 305-311 (2005).
- Labbé, R., Germain, L., Auger, F. A. A completely biological tissue-engineered human blood vessel. The FASEB Journal. 12, 47-56 (1998).
- Samaha, F. J., Oliva, A., Buncke, G. M., Buncke, H. J., Siko, P. P. A clinical study of end-to-end versus end-to-side techniques for microvascular anastomosis. Plastic and Reconstructive Surgery. 99, 1109-1111 (1997).
- Huang, H., et al. A novel end-to-side anastomosis technique for hepatic rearterialization in rat orthotopic liver transplantation to accommodate size mismatches between vessels. European Surgical Research. 47, 53-62 (2011).
- Peng, H., Schlaich, E. M., Row, S., Andreadis, S. T., Swartz, D. D. A Novel Ovine ex vivo Arteriovenous Shunt Model to Test Vascular Implantability. Cells, Tissues, Organs. 195, 108 (2011).
- Zilla, P., Bezuidenhout, D., Human, P. Prosthetic vascular grafts: Wrong models, wrong questions and no healing. Biomaterials. 28, 5009-5027 (2007).
- Berger, K., Sauvage, L. R., Rao, A. M., Wood, S. J. Healing of Arterial Prostheses in Man: Its Incompleteness. Annals of Surgery. 175, 118-127 (1972).
- Byrom, M. J., Bannon, P. G., White, G. H., Ng, M. K. C. Animal models for the assessment of novel vascular conduits. Journal of Vascular Surgery : Official Publication, the Society for Vascular Surgery [and] International Society for Cardiovascular Surgery, North American Chapter. 52, 176-195 (2010).
- Swartz, D. D., Andreadis, S. T. Animal models for vascular tissue-engineering. Current Opinion in Biotechnology. 24, 916-925 (2013).
- Liang, M. -. S., Andreadis, S. T. Engineering fibrin-binding TGF-β1 for sustained signaling and contractile function of MSC based vascular constructs. Biomaterials. 32, 8684-8693 (2011).
- Han, J., Liu, J. Y., Swartz, D. D., Andreadis, S. T. Molecular and functional effects of organismal ageing on smooth muscle cells derived from bone marrow mesenchymal stem cells. Cardiovascular Research. 87, 147-155 (2010).
