Burada, damar oluşumu içinde vivo görselleştirmek için bir iletişim kuralı mevcut ve gerçek zamanlı olarak 3D İskele tarafından multiphoton mikroskobu. Genetiği değiştirilmiş iskele anjiogenez bir fare grefti kritik Kemik defekti modelinde incelenmiştir. Daha fazla yeni kan damarları tedavi grubunda denetimlerde tespit edildi.
Eleştirel ölçekli kemik defektleri yeniden inşası ciddi bir klinik sorun doku Mühendisliği iskele içinde zavallı angiogenez nedeniyle artış yeterli kan akımı eksikliği için verir ve yeni doku nekrozu neden olan onarım sırasında kalır. Hızlı vaskülarizasyon yeni doku hayatta kalma ve varolan ana bilgisayar doku ile tümleştirme için hayati bir önkoşuldur. İskele damarlara de novo nesil kemik rejenerasyon daha verimli bir iskele büyümeye doku onarımı izin yapımında en önemli adımlardan biridir. Bu sorunu çözmek için bir biomaterial iskele genetik değişiklik anjiogenez ve osteogenesis hızlandırmak için kullanılır. Ancak, görselleştirme ve in vivo izleme damar oluşumu içinde gerçek-zaman ve üç boyutlu (3D) İskele veya yeni kemik dokusu hala kemik doku mühendisliği için bir engel olduğunu. Multiphoton mikroskobu (MPM) biyolojik yapıları hacimsel veri yüksek çözünürlüklü ve minimal invaziv bir şekilde elde edebilirsiniz roman bir biyo-görüntüleme yöntemi var. Bu çalışmanın amacı angiogenez multiphoton mikroskobu içinde vivo grefti kritik Kemik defekti tamir için genetik olarak değiştirilmiş bir 3D-PLGA/nHAp iskele ile görselleştirmek için yapıldı. PLGA/nHAp iskele angiogenez kolaylaştırmak amacıyla ve kemik rejenerasyon geliştirmek için lentiviral vektörler (LV –pdgfb) taşıyan bir büyüme faktörü pdgf-b gen sürekli teslimat için functionalized. Fare modeli bir iskele implante grefti kritik kemik içinde defekt, PHp iskele kan damarı alanlarında (BVAs) PH iskele önemli ölçüde daha yüksekti. Buna ek olarak, ifade pdgf-b ve anjiogenezi ilgili genler, vWF ve VEGFR2, buna bağlı olarak arttı. MicroCT analiz yeni kemik oluşumu önemli ölçüde geliştirmek PHp grubunda diğer gruplar karşılaştırıldığında belirtti. Bilgimizi, bu multiphoton mikroskobu angiogenez 3D biyolojik degradable iskele vivo içinde ve gerçek zamanlı olarak araştırmak için kemik doku mühendisliğinde kullanılan ilk seferim.
Kemik bir bireysel1kullanım süresi boyunca yeni model devam ediyor son derece bozukluklarına bir dokudur. Büyük kemik defektleri kaynaklanan travma, sendikasız, tümör rezeksiyonu veya Fasiyal malformasyonlar hızlı ve etkin kemik rejenerasyon fizyolojik karmaşık bir süreçtir. Kemik defekti tamir için kullanılan geleneksel tedavi yaklaşımları otogrefti ve homogreft implantasyon içerir, ancak bunların kullanımı birkaç sorunları ve sınırlı kullanılabilirlik, önemli donör sitesi morbidite, enfeksiyon, yüksek riski gibi sınırlamalar içerir ve bağışıklık ret2,3ev sahipliği. Ancak, yapay Kemik Greftler bu kısıtlamaları hafifletmek için etkili bir alternatif sunuyor. Onlar biyolojik olarak parçalanabilen malzemelerden yapılmış, uygun gözenek boyutu ile olmak imal etmek kolaydır ve genetiği değiştirilmiş4,5olabilir.
Şu anda, çeşitli doku Mühendisliği iskele kemik doku Mühendisliği6,7gelişiminde istihdam edilmiştir. Kemik onarım ve rejenerasyon daha etkili bir şekilde ikna etmek için tasarlanmış Biyomalzeme büyüme faktörleri ile birlikte ortaya çıktı ve iyi sonuçlar8,9elde. Ne yazık ki, kısa yarılanma, kaybetmek kolay aktivite ve büyüme faktörleri terapötik etkinlik için doz supraphysiological kendi klinik uygulama10sınırlayın. Bu sorunların üstesinden gelmek için büyüme faktörü genler büyüme faktörleri yerine teslim bioactivity kemik defektleri ve hastalıkları11,12tedavisi için sürdürebilmek için etkili bir yaklaşım olarak kanıtlanmıştır. Viral vektörleridir umut verici teslim nedeniyle verimliliği13ifade onların yüksek doku rejenerasyonu için araçlar.
Çünkü bu sadece bir mitojenle ve chemoattractant Mezenkimal ve Osteojenik hücreler için aynı zamanda bir uyarıcı angiogenez14,15 büyüme faktörleri arasında trombosit-türevi büyüme faktörü (PDGF-BB) Bu çalışmada seçildi . Önceki preklinik ve klinik çalışmalarda PDGF-BB güvenli ve etkili kemik onarım periodontal kemik defektleri16,17teşvik gösterdi. Son yıllarda yapılan çalışmalarda PDGF-BB motive edici endotel hücre göç ve nükleer silahların yayılmasına karşı vivo içinde18,19tarafından angiogenez uyarır saptandı. Ayrıca, PDGF-BB de Mezenkimal Kök hücre (MSCs) endotel hücreleri20ve daha fazla bu vurguları potansiyel rolü MSCs neovaskülarizasyon ayırt yeteneğine işleyebilir. Bu nedenle, damarlara iskele PDGF-BB ile de novo oluşumu inducing iskele kemik doku Mühendisliği büyüdü doku onarımı için önemli bir adım.
Kemik defekti şifa koordine osteogenesis ve anjiogenezi tamir pozisyonlar21gerektiren bir dinamik doku morfogenetik bir süreçtir. Neoangiogenesis içine yerleştirilmiş doku Mühendisliği iskele hücrelere besin ve oksijen gelişim ve hayatta kalma ve metabolik atık ile temini için gerekli bir önceden gerekli olduğunu. Yaygın olarak kullanılan görüntüleme yöntemleri, x-ışını dahil olmak üzere mikro tomografi (microCT), manyetik rezonans görüntüleme (MRG), tarama elektron mikroskobu (SEM), optik Koherens tomografi (OCT) ve confocal lazer mikroskobu, tarama yerine uygulanan hesaplanan Histolojik inceleme angiogenez bilgi22,23elde etmek için. Ancak, bu yöntemleri görselleştirme ve kemik doku Mühendisliği 3D iskele neovasculature ölçme çeşitli engellerle. Multiphoton mikroskobu (MPM) aynı anda hücreler, hücre dışı Matriks, görselleştirme ve damar ağları çevreleyen farklı avantajı vardır nispeten yeni bir biyo-görüntüleme tekniği olduğunu içinde vivo. Bu derin doku penetrasyon için doğal bir üç boyutlu görüntüleme özelliği sahip ve düşük duyarlilik neden olur. Bu nedenle, son on yılda çok ilgi gibi biyomedikal araştırmalar neuroscience, İmmünoloji ve kök hücre dinamiği dahil24, MPM kazanmıştır. Ancak, bu zar zor ortopedik araştırmalarında kullanılır.
Kemik sürekli iyileştirmek ve bir bireysel1ömür boyu yeni model için benzersiz bir kapasite ile son derece bozukluklarına bir dokudur. Vaskülarizasyon düzeyini osteogenesis ve arıza onarım için önemlidir. Düşük vaskülarizasyon kemik doku Mühendisliği geniş klinik uygulama sınırlar. Son derece bozukluklarına doku Mühendisliği kemik Biyomimetik teorisine göre inşa büyük kesimi kemik kusurları onarmak için bir araç haline gelmiştir. İskele çeşitli nispeten küçük …
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışmada Shenzhen tavus kuşu Program tarafından Çin (No. 110811003586331), Shenzhen temel araştırma programı (No desteklenmiştir JCYJ20150401150223631, No. JCYJ20150401145529020 ve No JCYJ20160331190714896), Guangdong ortak araştırma ve kapasite geliştirme özel Program (No. 2015A020212030), Çin (No. 81501893) Ulusal Doğa Bilimleri temeli, Çin (2013CB945503), ulusal Major Basic araştırma programı ve Mükemmel genç araştırmacılar (Y5G010) için SIAT yenilik Program.
Poly(D,L-lactide-co-glycolide) (PLGA) | Sigma | P1941 | L/G ratio 75:25, MW 66000-107000 |
Hydroxyapatite nanoparticles | Sigma | 702153 | Average diameter < 200nm |
Chloroquine diphosphate salt | Sigma | C6628 | |
FITC-conjugated 250-kD dextran | Sigma | FD250S | |
1,4-dioxane | lingfeng,Shanghai | 0.45 micron | |
Stericup filters | Merck Millipore Corporation | SLHV033RB | |
PDGF-BB Cdna | Sino Biological, Inc | MZ50801-G | |
Anti-PDGF-BB mouse polyclonal antibody | BioVision, Inc | 5489-30T | |
PDGF-BB recombinant protein | 4489-50 | ||
Calcium-phosphate transfection solution | Promega Corporation | E1200 | |
L-DMEM | Hyclone | SH30021.01 | |
DPBS | Hyclone | SH30028.01 | |
Penicillin-Streptomycin, Liquid | Thermo Fisher Scientific | 15140122 | |
FBS | Thermo Fisher Scientific | 10099-141 | |
Transwell | Corning | 3422 | |
Male BALB/c mice | Guangdong Medical Laboratory Animal Center | ||
sodium pentobarbital | Merck | 1063180500 | |
multiphoton microscopy | A homemade in Shenzhen Institutes of Advanced Technology to detect two-photon excited fluorescence (TPEF) and second harmonic generation signal (SHG). | ||
isoflurane | Keyuan, Shandong | 401750169 | |
TRIzol reagent | Invitrogen | 15596018 | |
PrimeScript RT Master Mix (Perfect Real Time) | Takara | RR420B | |
SYBR Premix Ex Taq (Tli RNaseH Plus) | Takara | RR036B | |
Hematoxylin and eosin | Beyotime | C0105 | |
Paraffin | Leica | RM2235 | |
Ultracentrifuge OPtima L-100XP | Beckman Coulter | L-100XP | |
Low-temperature printer | Tsinghua university | A homemade in Tsinghua university | |
LightCycler 480 instrument | Roche | 5815916001 | |
microCT | Bruker | 1176 | |
commercial software | Bruker |