Die Skalierung von Engineered Gefäßprothesen Mit 3D-gedruckte Führer und den Ring Stapelverfahren
Summary
Skalierbare engineered Blutgefäße würde klinische Anwendbarkeit zu verbessern. Mit leicht ansehnliche 3D-gedruckte Führer, Ringe der glatten Gefäßmuskulatur wurden in eine röhrenförmige Form erstellt und gestapelt, ein Gefäßtransplantat zu bilden. Die Transplantate können so bemessen sein, um den Bereich der menschlichen Koronararterie Dimensionen gerecht zu werden, indem einfach die 3D-gedruckten Führungsgröße zu verändern.
Abstract
Koronare Herzkrankheit bleibt eine Haupttodesursache, Millionen von Amerikanern beeinflussen. Mit dem Mangel an autologe Gefäßtransplantate zur Verfügung, bietet entwickeln Transplantate großes Potenzial für die Behandlung des Patienten. Allerdings sind dazu entworfen Gefßtransplantate im Allgemeinen nicht leicht skalierbar, erfordern Herstellung von kundenspezifischen Formen oder Polymerrohren, um verschiedene Größen anzupassen, eine zeitraubende und kostspielige Praxis bilden. Menschliche Arterien erstrecken sie im Lumendurchmesser von etwa 2,0 bis 38 mm und in der Wandstärke von etwa 0,5-2,5 mm. Wir haben ein Verfahren geschaffen, das „Ring-Stacking-Methode“ bezeichnet wird, in der variable Größe Ringe von Geweben der Zelltypen gewünscht wird, hier gezeigt mit vaskulären glatten Muskelzellen (SMCs), kann unter Verwendung von Führungen der Führungsstangen erzeugt wird Lumendurchmesser zu steuern, und Außenschalen Gefäßwanddicke zu diktieren. Diese Geweberinge werden dann mit einem rohrförmigen Konstrukt zu erzeugen gestapelt, um die natürliche Form eines Blutgefäßes nachahmt. Die Fahrzeuglänge kann be durch einfaches Stapeln der Anzahl der Ringe zugeschnitten erforderlich benötigt, um die Länge zu bilden. Mit unserer Technik, Gewebe von röhrenförmigen Formen, ähnlich einem Blutgefäß, kann leicht in einer Vielzahl von Abmessungen und Längen hergestellt werden, um die Bedürfnisse der Klinik und Patienten gerecht zu werden.
Introduction
Bei der Behandlung der koronaren Herzkrankheit (KHK), eine eigene Blutgefäße des Patienten werden als Implantatmaterial für Bypass-Operation entnommen wurden. Doch oftmals, kranke Patienten haben keine tragfähige Schiffe selbst zu spenden, und in Fällen, in denen sie das tun, bewirkt, dass der Spenderstelle erheblichen zusätzlichen Schaden und hat ein ernsthaftes Risiko für eine Infektion. 1 Engineered Gefäßtransplantaten könnte diesen Bedarf zu füllen. Skalierbarkeit ist von größter Bedeutung für das Engineering Schiffe, um die breite Palette von Patienten Gefäßgröße Anforderungen zu erfüllen. vorliegenden Verfahren für technische Gefäße sind jedoch nicht leicht skalierbar und erfordern in der Regel remanufacture von komplexen Formen oder Polymergerüsten. Die meisten engineered Transplantate entweder ein Polymer Rohrgerüst verwenden, die mit vaskulären Fibroblasten, glatten Muskelzellen oder Endothelzellen ausgesät wird; oder eine Zelle Blechrollen um einen Dorn einer Geweberohr zu schaffen. Zwei engineered Gefäßtransplantate in klinischen Studien basieren auf einer Dezellularisierend Polymer-ECM-Plattform. 2, 3, 4 Polymer – Transplantate zur Verwendung in der Gefäßreparatur verfügbar sind bereits zu haben Probleme mit der Durchgängigkeit bekannt, die als ein wichtiges Thema mit langfristigen Anwendung eines Transplantats mit einer anhaltenden Polymer Präsenz entstehen könnten. Rohrformen verwendet wurden vollständig zelluläre Gefäße herzustellen, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 , die Verfahren der zusätzlichen Entwurfs- und Werkzeugherstellung für individuelle Formen benötigen , um würde Gefäße in einer Vielzahl von Größen zu produzieren .
Das beschriebene Verfahren umfasst hier eine neue Technik für leicht skalierbar engineered vaskulären SchaffungTransplantate anpassbare 3D-Druckplatten und traditionellen Kulturplatten verwendet wird. 14 Zellen werden in Platten mit Einsätzen aus einem zentralen Pfosten und Außenschale. Die post-Kontrollen Lumendurchmesser und ermöglicht die Zellschicht zur Selbstorganisation zu einem Ring von Gewebe. Die Außenschale steuert Dicke des Rings und somit Wandstärke des fertigen Behälters. Abgeschlossene Gewebe Ringe werden dann mit einem rohrförmigen, Gefäßtransplantat zu bilden, gestapelt. Der Vorteil dieser Methode, bezeichnet als die "Ring Stapelverfahren", ist, dass jede adhärenten Zelltyp in den Plattenaufbau und Gewebe Ringe oder Rohre jeder Größe, die für die gewünschte Anwendung ausgesät werden können, können durch einfaches Modifizieren Führungseinsätzen erzeugt werden. Vergleichstechniken im Tissue Engineering schaffen Ringe des Gewebes bleiben schwierig zu Skala, 15, 16 erfordern remanufacture von Formen für jede gewünschte Größe. Zusätzlich machte Gefäßtransplantate mit dieser Methode produzieren werden könnend in 2-3 Wochen, mehrere Wochen schneller im Vergleich zu anderen engineered Gefäßen. 6 Für die Klinik, diesmal Diskrepanz kann einen wesentlichen Unterschied in der Behandlung eines Patienten verschlechtert machen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Der Ring Stapelverfahren stellt mehrere Vorteile gegenüber aktuellen Gefäßgewebe manipulierten Konstrukts Techniken. Die RSM können menschliche Gefäße jeder Größe durch einfaches Anpassen der Post und Außenschale Abmessungen zu schaffen angepasst werden. Unsere Methode ermöglicht die Entwicklung von polymerfreien konstruierte Schiffe, die ausschließlich aus menschlichen Zellen zusammengesetzt und schnell Trägermaterial in der körpereigenen natürlichen Wundheilungsprozess gefunden zu verschlechtern. Polymer…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren möchten sich unsere Kolleginnen und Lam Labor Kollegen mit einigen der Histologie und Zellkultur Ammar Chishti und Bijal Patel für die freundliche Unterstützung danken. Die Finanzierung wurde von der Wayne State University Nano Fellowship (CBP) zur Verfügung gestellt, Start-up-Fonds und Cardiovascular Research Institute Seed Grant (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 |
Referências
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