Ingegneria dei tessuti da parte intrinseca Vascolarizzazione in un<em> In Vivo</em> Camera ingegneria dei tessuti
Summary
This is a guideline for constructing in vivo vascularized tissue using a microsurgical arteriovenous loop or a flow-through pedicle configuration inside a tissue engineering chamber. The vascularized tissues generated can be employed for organ regeneration and replacement of tissue defects, as well as for drug testing and disease modeling.
Abstract
Nella chirurgia ricostruttiva, vi è una necessità clinica di un'alternativa ai metodi attuali di ricostruzione autologo che sono complessi, costosi e commercio un difetto per un altro. L'ingegneria dei tessuti mantiene la promessa di affrontare questa crescente domanda. Tuttavia, la maggior parte delle strategie di ingegneria tissutale non riescono a generare sostituti stabili e funzionali dei tessuti a causa della scarsa vascolarizzazione. Questo documento si concentra su una ingegneria dei tessuti modello in vivo della camera di vascolarizzazione intrinseca in cui un'arteria perfusione e una vena o come un ciclo artero o di una configurazione peduncolo a flusso continuo è diretto all'interno di una camera cava protetta. In questo sistema camerale basato germinazione angiogenica verifica dai vasi arterovenose e questo sistema attrae migrazione cellulare endogena ischemica e infiammatoria motore che riempie progressivamente spazio della camera con tessuto fibro-vascolare. cellula esogena / matrice impianto al momento della costruzione della camera migliora sur cellularevivenza e determina la specificità dei tessuti ingegnerizzati che si sviluppano. I nostri studi hanno dimostrato che questo modello camera può generare con successo diversi tessuti come grasso, muscolo cardiaco, fegato e altri. Tuttavia, sono necessarie modifiche e perfezionamenti per garantire tessuto bersaglio formazione è coerente e riproducibile. Questo articolo descrive un protocollo standardizzato per la realizzazione di due differenti modelli a camera ingegneria tissutale vascolarizzate in vivo.
Introduction
Fabbricazione del tessuto vascolarizzato funzionale utilizzando un approccio di ingegneria dei tessuti è un paradigma emergente nel campo della medicina rigenerativa. 1,2 Molti approcci di ingegnerizzare tessuti nuovi e sani per la sostituzione di tessuto danneggiato o organi difettosi sono stati sviluppati, 3-6 sperimentalmente in modelli animali di piccole dimensioni con promettente potenziale clinico. 7,8 Tuttavia, vascolarizzazione rimane una delle grandi sfide per l'ingegneria dei tessuti che limitano il potenziale per crescere tessuti di dimensioni clinicamente rilevante. 9
Gli attuali approcci per vascolarizzano tessuto seguire sia una via estrinseca in cui i nuovi vasi crescono da letto vascolare destinatario e invadono tutto il tessuto impiantato costruisce 10 o un percorso di vascolarizzazione intrinseca dove il sistema vascolare cresce e si espande in sintonia con il tessuto di recente sviluppo. 11 L'approccio estrinseca coinvolge tradizionalmente le cellule di semina su una impalcaturain vitro e impiantare il costrutto completo nella animale vivente con l'aspettativa che i nutrienti, in precedenza forniti da terreni di coltura, sarà acquistato dalla circolazione. 12,13 Il concetto è semplice come crescita interna vascolare è troppo lento e solo gli impianti molto sottili (< di spessore 1-2 mm) rimane valida. Fornire sostanze nutritive e ossigeno per mezzo di una vascolarizzazione sufficiente e rapida è al centro di tutti i tentativi riusciti a crescere sostituti tissutale più complesse e più grandi, come ossa, muscoli, grasso e gli organi solidi. 14,15 vascolarizzazione intrinseca offre il potenziale per costrutti più grandi per lo sviluppo dalla crescita di tessuto progressiva compatibile con la sua espansione apporto di sangue. Un disegno è l'impianto in vivo in una camera di un peduncolo vascolare con o senza un ponteggio seminato cellule. 5,6 Questo ha aperto la strada a nuove procedure per la generazione di tessuti intrinsecamente vascolarizzati spessi. 16,17 </ P>
Più recentemente, sono state sviluppate strategie di pre-vascolarizzano innesti di tessuto, prima dell'impianto. Queste reti dei vasi sanguigni incorporate hanno lo scopo di inosculate con vasi di accoglienza presso l'impianto consentono la rapida fornitura di un apporto di sangue completo per migliorare la sopravvivenza di tutte le parti di un innesto di tessuto spesso trapiantato. 18
Siamo stati pionieri di un vascolarizzato vivo modello de ingegneria dei tessuti nei piccoli animali che coinvolge una via sottocutanea impiantato semirigido camera chiusa contenente un peduncolo vascolare perfusione e biomateriali cellulari contenenti. La camera crea un ambiente ischemico che stimola sprouting angiogenico dai vasi impiantati. 3 Il peduncolo vascolare può essere un ciclo arterovenosa ricostruite o un'arteria flusso continuo intatta e vena. 3-6,19 This vascolari germogli peduncolari un funzionamento ed estesa artero rete -capillary-venosa che collega sia l'arteeriole e venoso si conclude con il peduncolo vascolare. 3,20, inoltre, la circostante camera di supporto cava protegge il tessuto in via di sviluppo da potenzialmente deformare forze meccaniche e prolunga l'unità ischemico per migliorare la vascolarizzazione. 3,21,22 Se il peduncolo nave è semplicemente impiantato in tessuto normale e non all'interno dello spazio protetto della camera, germinazione angiogenico cessa lungo la stessa timeline come una ferita normale e nessun nuovo tessuto si accumulano intorno al peduncolo. Gli investigatori hanno utilizzato questa configurazione in vivo per produrre costrutti di tessuto tridimensionali funzionali vascolarizzati con vascolarizzazione di sostegno e di dimensioni clinicamente rilevante. 4,23 Inoltre, i costrutti di tessuto vascolarizzate ingegnerizzati con il suo peduncolo vascolare intatto possono essere raccolti per il successivo trapianto presso il sito della lesione . 24,25 Uno scenario più clinicamente fattibile sarebbe la creazione della camera presso il sito definitivo per la ricostruzione sale come il petto. Così, questa de novo tessuto approccio ingegneristico potrebbe avere potenziale clinico di fornire una nuova fonte di tessuto bersaglio funzionale per la chirurgia ricostruttiva. 26-28
Il seguente protocollo fornirà una guida generale per costruire un vascolarizzati camera di ingegneria tissutale in vivo nel ratto, che potrebbe essere adattato in diversi modelli animali e impiegato per esaminare i processi complicati dell'angiogenesi, produzione della matrice, e la migrazione e la differenziazione cellulare.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ingegneria della microcircolazione è attualmente in fase di studio essenzialmente attraverso due approcci. La prima comporta lo sviluppo di una rete vascolare altamente interconnessa all'interno del costrutto in vitro in modo che quando impiantato, capillari dal letto vascolare ospitante collegano con quelli del trapiantato costruire attraverso un processo chiamato inosculation, garantendo così la consegna di nutrienti non solo la periferia ma anche al nucleo. 21,32,33 Questo è chiamato pre-va…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto da finanziamenti provenienti NHMRC e Stafford Fox Medical Foundation. Gli autori riconoscono l'assistenza chirurgica di Sue McKay, Liliana Pepe, Anna Deftereos e Amanda Rixon del Medical Sperimentale e l'Unità Chirurgia, Ospedale di St. Vincent, Melbourne. Il supporto è fornito anche dal Dipartimento del Governo dello Stato del Victoria di innovazione, l'industria e il Programma delle infrastrutture di supporto operativi per lo sviluppo regionale.
Materials
| 1 15 Blade Scalpel | Braun | BB515 | |
| 1 Toothed Adson Forceps | Braun | BD527R | |
| 1 Needle Holder | Braun | BM201R | |
| 1 Bipolar Coagulator | Braun | US335 | |
| 1 Micro Needle Holder B-15-8.3 | S & T | 00763 | |
| 1 Micro Dilator Forceps D-5a.2 | S & T | 00125 | |
| 1 Micro Jeweler's Forceps JF-5 | S & T | 00108 | |
| 1 Micro Scissors – Straight SAS-11 | S & T | 00098 | |
| 1 Micro Scissors – Curved SDC-11 | S & T | 00090 | |
| 2 Single Clamps B-3 | S & T | 00400 | |
| 2 10/0 nylon suture | S & T | 03199 | |
| 1 6/0 nylon suture | Braun | G2095469 | |
| 2 4/0 Silk Sutures | Braun | C0760145 | |
| Xilocaine 1% | Dealmed | 150733 | 10 mg/ml |
| Heparin Sodium | Dealmed | 272301 | 5000 UI / ml |
| Ringer Lactate | Baxter | JB2323 | 500 ml |
| 1 dome-shaped tissue engineering chamber | custom made | ||
| 1 flow-through chamber | custom made | ||
| Lectin I, Griffonia Simplicifolia | Vector Laboratories | B-1105 | 1.67 μg/mL |
| Troponin T antibody | Abcam | Ab8295 | 4 μg/mL |
| Human-specific Ku80 antibody | Abcam | Ab80592 | 0.06 μg/mL |
| Desmin antibody | Dako | M0760 | 2.55 μg/mL |
| Cell Tracker CM-DiI dye | Thermo Fisher Scientific | C-7000 | 3 mg/106 cells |
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