غرس اليكتروسبون ترقيع الأوعية الدموية مع الهيكل الأمثل في نموذج الفئران
Summary
نقدم هنا، أسلوب اليكتروسبينينج معدلة لاختلاق PCL ترقيع الأوعية الدموية مع ألياف سميكة والمسام الكبيرة، ووصف وضع بروتوكول لتقييم الأداء في فيفو في نموذج الفئران لاستبدال الشريان الاورطي البطني.
Abstract
نقدم هنا، بروتوكولا لاختلاق ماكروبوروس PCL الاختلاس والأوعية الدموية، ووصف وضع بروتوكول تقييم باستخدام نموذج الفئران لاستبدال الشريان الاورطي البطني. غالباً ما تمتلك ترقيع الأوعية الدموية اليكتروسبون المسام الصغيرة نسبيا، والتي تحد من اختراق الخلية الطعوم وتعيق التجديد وإعادة عرض النيو-الشرايين. في هذه الدراسة، كانت ملفقة PCL ترقيع الأوعية الدموية مع ألياف أكثر سمكا (5-6 ميكرومتر) وأكبر المسام (~ 30 ميكرومتر) باستخدام تقنية معالجة معدلة. تم تقييم الأداء على المدى الطويل للاختلاس بغرس في نموذج الفئران الشريان الاورطي البطني. وأظهر تحليل الموجات فوق الصوتية أن الطعوم لا تزال البراءات دون تمدد الأوعية الدموية أو تضيق تحدث حتى بعد 12 شهرا زرع. هيكل ماكروبوروس تحسين إينجرووث خلية وهكذا شجعت الأنسجة مجدد في 3 أشهر. الأهم من ذلك، لا توجد أي إشارة ليعيد البناء الضارة، مثل تكلس داخل الجدار الاختلاس بعد 12 شهرا. ولذلك، اليكتروسبون PCL ترقيع الأوعية الدموية مع ماكروبوروس تعديل تجهيز عقد يحتمل أن تكون بديلاً شريان لغرس طويلة الأجل.
Introduction
ترقيع الأوعية المصنوعة من البوليمرات الاصطناعية تستخدم على نطاق واسع في عيادة لعلاج أمراض القلب والأوعية الدموية (كفدس). للأسف، في حالة ترقيع الأوعية الدموية الصغيرة-قطر (د < 6 مم) لا تتوفر أي منتجات ناجحة بسبب سالكيه المنخفضة الناجمة عن سرعة تدفق الدم مخفضة، الأمر الذي غالباً ما يؤدي إلى تجلط الدم وفرط إينتيمال، وغيرها 1من المضاعفات.
هندسة الأنسجة يوفر استراتيجية بديلة لتحقيق سالكيه طويلة الأجل والتوازن على أساس سقالة تسترشد تجديد الأوعية الدموية وإعادة الإعمار. بالتفصيل، الاختلاس والأوعية الدموية، كقالب ثلاثي الأبعاد، يمكن أن توفر الدعم الميكانيكية والتوجيه الهيكلية خلال تجديد الوظائف الخلوية الأنسجة الوعائية والنفوذ، بما في ذلك التصاق الخلايا، والهجرة، والانتشار، و إفراز من المصفوفة خارج الخلية2. وحتى الآن، تم تقييمها البوليمرات التركيبية المختلفة لتطبيقات في هندسة الأنسجة الوعائية. من بين هذه البوليمرات، poly(ε-caprolactone) (PCL) التحقيق مكثف نظراً للتوافق الخليوي جيدة وتدهور بطيء تتراوح بين عدة أشهر إلى عامين3. في الفئران الشريان الاورطي نموذجي4،5،6، عرضت ترقيع الأوعية الدموية PCL معالجتها بواسطة اليكتروسبينينج السلامة الهيكلية ممتازة وسالكيه وغزو الخلية بشكل مستمر، وكذلك زيادة ونيوفاسكولاريزيشن في الجدار الابتزاز لمدة تصل إلى 6 أشهر. ومع ذلك، يعيد البناء الأنسجة الضارة، بما في ذلك الانحدار من الخلايا والشعيرات الدموية وتكلس، لوحظت أيضا في تيميبوينتس أطول، حتى لمدة 18 شهرا.
سيلولاريزيشن الفساد والأوعية الدموية عامل رئيسي في تحديد تجديد الأنسجة وإصلاح7. اليكتروسبينينج، كتقنية متعددة الاستعمالات، على نطاق واسع واستخدمت للتحضير ترقيع الأوعية الدموية مع هيكل نانو ليفية8. ولسوء الحظ، هيكل مسام صغيرة نسبيا غالباً ما يؤدي إلى تسلل خلية غير كافية في الفساد اليكتروسبون والأوعية الدموية، مما يحد من تجديد الأنسجة اللاحقة. لحل هذه المشكلة، حاولت تقنيات مختلفة لزيادة حجم المسام والمساميه عموما، بما في ذلك الملح/البوليمر النض9،10، تعديل جهاز جامع، وبعد العلاج بالإشعاع الليزر11 ، إلخ. وفي الواقع، هيكل ترقيع اليكتروسبون (بما في ذلك القطر الألياف وحجم المسام مسامية) ارتباطاً وثيقا بال12،شروط تجهيز13. أثناء اليكتروسبينينج، يمكن التحكم قطر الألياف بسهولة عن طريق تغيير المعلمات، مثل تركيز حل البوليمر، ومعدل التدفق، والجهد، إلخ. 14 , 15، وذلك، حجم المسام مسامية تم تعزيز وتبعاً لذلك.
نحن ذكرت مؤخرا طعم اليكتروسبون PCL معدلة مع هيكل ماكروبوروس (ألياف مع قطرها من 5-7 ميكرون والمسام من 30-40 ميكرون). في فيفو غرس باستبدال الشريان الاورطي البطني الفئران أظهرت ارتفاع معدل سالكيه، فضلا عن تجديد اندوثيلياليزيشن والعضلات الملساء جيدة في الجراحة بعد 3 أشهر16. الأهم من ذلك، يمكن ملاحظة لا أنسجة ضارة يعيد البناء بما في ذلك الانحدار تكلس وخلية حتى بعد سنة واحدة من زرع.
Protocol
Representative Results
Discussion
تسلل خلية حاسم بالنسبة للتجديد ويعيد للابتزاز والأوعية الدموية في الجسم الحي16. تسلل خلية محدودة غالباً ما تتصل بمسام صغيرة نسبيا الاختلاس التي تعوق هجرة الخلايا إلى الجدار الاختلاس. ولمواجهة هذه الصعوبة، قمنا بتطوير طريقة معدلة لإعداد اليكتروسبون PCL ترقيع الأوعية الدم?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل ماليا المشاريع تشرف (81522023، 81530059، 91639113، 81772000، 81371699 و 81401534).
Materials
| Poly(ε-caprolactone) (PCL) pellets (Mn=80,000) | Sigma | 704067 | |
| Methanol | Tianjin Chemical Reagent Company | 1060 | |
| Alcohol | Tianjin Chemical Reagent Company | 1083 | |
| Chloroform | Tianjin Chemical Reagent Company | A1007 | |
| Sucrose | Tianjin Fengchuan Company | 2296 | |
| Triton X-100 | Alfa Aesar | A16046 | |
| Sprague Dawley rats | Laboratory Animal Center of the Academy of Military Medical Sciences | ||
| Normal saline | Hebei Tiancheng Pharmaceutical company | ||
| Chloral hydrate | Tianjin Ruijinte chemical company | 2223 | |
| Heparin sodium Injection | Tianjin Biochem Pharmaceutical company | ||
| Gentamycin Sulfate Injection | Jiangsu Lianshui Pharmaceutical company | ||
| Mouse anti-α-SMA primary antibody | Abcam | ab7817 | |
| Mouse anti-smooth MYH primary antibody | Abcam | ab683 | |
| Rabbit polyclonal anti-rat elastin antibody | Abcam | ab23748 | |
| Rabbit anti-von Willebrand factor primary antibody | Abcam | ab6994 | |
| Goat anti-mouse IgG (Alexa Fluor 488) | Invitrogen | ab150117 | |
| Goat anti-rabbit IgG (Alexa Fluor 488) | Invitrogen | ab150077 | |
| 5% normal goat serum | Zhongshan Golden bridge | ZLI9022 | |
| Hematoxylin and eosin (H&E) | Beijing leagene biotech | DH0006 | |
| Masson's trichrome | Beijing leagene biotech | DC0032 | |
| Verhoeff-van Gieson (VVG) | Beijing leagene biotech | DC0059 | |
| Von Kossa | Beijing leagene biotech | DS0003 | |
| Surgical sutures needles with thread,3-0 silk | Shanghai Jinhuan medical supplies company | G3002b | |
| Surgical sutures needles with thread,9-0 silk | Shanghai Jinhuan medical supplies company | H901 |
Referências
- Coombs, K. E., Leonard, A. T., Rush, M. N., Santistevan, D. A., Hedberg-Dirk, E. L. Isolated effect of material stiffness on valvular interstitial cell differentiation. J Biomed Mater Res A. 105 (1), 51-61 (2017).
- Zhang, L., et al. A sandwich tubular scaffold derived from chitosan for blood vessel tissue engineering. J Biomed Mater Res A. 77 (2), 277-284 (2006).
- Thottappillil, N., Nair, P. D. Scaffolds in vascular regeneration: current status. Vasc Health Risk Manag. 11, 79-91 (2015).
- Pektok, E., et al. Degradation and healing characteristics of small-diameter poly (e-caprolactone) vascular grafts in the rat systemic arterial circulation. Circulation. 118 (24), 2563-2570 (2008).
- Innocente, F., et al. Paclitaxel-eluting biodegradable synthetic vascular prostheses: a step towards reduction of neointima formation?. Circulation. 120 (11 Suppl), S37-S45 (2009).
- de Valence, S., et al. Advantages of bilayered vascular grafts for surgical applicability and tissue regeneration. Acta Biomater. 8 (11), 3914-3920 (2012).
- Assmann, A., et al. Acceleration of autologous in vivo recellularization of decellularized aortic conduits by fibronectin surface coating. Biomaterials. 34 (25), 6015-6026 (2013).
- Hasan, A., et al. Electrospun scaffolds for tissue engineering of vascular grafts. Acta Biomater. 10 (1), 11-25 (2014).
- Baker, B. M., et al. The potential to improve cell infiltration in composite fiber-aligned electrospun scaffolds by the selective removal of sacrificial fibers. Biomaterials. 29 (15), 2348-2358 (2008).
- Wang, K., et al. Creation of macropores in electrospun silk fibroin scaffolds using sacrificial PEO-microparticles to enhance cellular infiltration. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 101 (12), 3474-3481 (2013).
- Lee, B. L. P., et al. Femtosecond laser ablation enhances cell infiltration into three-dimensional electrospun scaffolds. Acta Biomaterialia. 8 (7), 2648-2658 (2012).
- Rnjak-Kovacina, J., Weiss, A. S. Increasing the pore size of electrospun scaffolds. Tissue Eng Part B Rev. 17 (5), 365-372 (2011).
- Zhong, S., Zhang, Y., Lim, C. T. Fabrication of large pores in electrospun nanofibrous scaffolds for cellular infiltration: a review. Tissue Eng Part B Rev. 18 (2), 77-87 (2012).
- Pham, Q. P., Sharma, U., Mikos, A. G. Electrospun poly(epsilon-caprolactone) microfiber and multilayer nanofiber/microfiber scaffolds: characterization of scaffolds and measurement of cellular infiltration. Biomacromolecules. 7 (10), 2796-2805 (2006).
- Rnjak-Kovacina, J., et al. Tailoring the porosity and pore size of electrospun synthetic human elastin scaffolds for dermal tissue engineering. Biomaterials. 32 (28), 6729-6736 (2011).
- Wang, Z., et al. The effect of thick fibers and large pores of electrospun poly(epsilon-caprolactone) vascular grafts on macrophage polarization and arterial regeneration. Biomaterials. 35 (22), 5700-5710 (2014).
- Hutcheson, J. D., et al. Genesis and growth of extracellular-vesicle-derived microcalcification in atherosclerotic plaques. Nat Mater. 15 (3), 335-343 (2016).
- Tara, S., et al. Well-organized neointima of large-pore poly(L-lactic acid) vascular graft coated with poly(L-lactic-co-epsilon-caprolactone) prevents calcific deposition compared to small-pore electrospun poly(L-lactic acid) graft in a mouse aortic implantation model. Atherosclerosis. 237 (2), 684-691 (2014).
