Bir sıçan modelinde en iyi duruma getirilmiş yapısı ile Electrospun vasküler greft implantasyonu
Summary
Burada, PCL vasküler Greftler kalın elyaf ve iri gözenekli ile imal ve abdominal aort değiştirme bir sıçan modelinde vivo içinde performansını değerlendirmek için bir iletişim kuralı tanımlamak için modifiye electrospinning yöntemi mevcut.
Abstract
Burada, macroporous PCL vasküler greft imal ve abdominal aort değiştirme bir fare modeli kullanarak bir değerlendirme protokolü tanımlamak için bir iletişim kuralı mevcut. Electrospun vasküler Greftler kez hücre infiltrasyonu Greftler içine sınırlamak ve yenilenme ve neo-damarların remodeling engel nispeten küçük gözenekleri, sahip. Bu çalışmada, PCL vasküler Greftler kalın elyaf (5-6 µm) ve daha büyük gözenekler (~ 30 µm) ile modifiye işleme tekniği kullanarak fabrikasyon. Uzun vadeli performansı greft implantasyonu bir sıçan abdominal aort modeli tarafından incelendi. Ultrason analiz Greftler patent anevrizması veya stent implantasyonu bile 12 ay sonra meydana gelen olmadan kaldı gösterdi. Macroporous yapısı hücre ingrowth geliştirilmiş ve böylece 3 ayda yeniden doku terfi. Daha da önemlisi, olumsuz, 12 ay sonra greft duvar içinde kireçlenme gibi şeklinin değiştiğine dair işaret yok oldu. Bu nedenle, electrospun PCL vasküler Greftler değiştirilmiş macroporous işleme ile bir arter yerine uzun vadeli implantasyon için olmak potansiyel tutun.
Introduction
Vasküler Greftler sentetik polimerler yapılan yaygın olarak klinik kardiyovasküler hastalıklar (CVDs) tedavisi için kullanılmaktadır. Ne yazık ki, söz konusu olduğunda küçük çaplı vasküler Greftler (D < 6 mm) mevcuttur herhangi başarılı bir ürün nedeniyle sık sık kan pıhtılaşması, intimal hiperplazi ve diğer yol açar azaltılmış kan akım hızı tarafından tetiklenen düşük açıklık komplikasyonlar1.
Doku mühendisliği uzun vadeli açıklık ve bir iskele güdümlü vasküler yenilenme ve yeniden yapılanma dayalı homeostazı gerçekleştirmek için alternatif bir strateji sağlar. Ayrıntılı olarak, vasküler greft, üç boyutlu bir şablon olarak mekanik destek ve dahil hücre adezyon, göç, yayılması, damar dokusu ve etkisi hücresel fonksiyonları yeniden oluşturma sırasında yapısal rehberlik sağlayabilir ve hücre dışı matriks2salgılanmasını. Şu ana kadar çeşitli sentetik polimerler damar doku mühendisliği uygulamalarında değerlendirilir. Bu polimerler arasında poly(ε-caprolactone) (PCL) yoğun bir şekilde iyi hücre uyumluluk ve birkaç ay sonra iki yıl3‘ e kadar yavaş bozulması nedeniyle soruşturma. Mükemmel yapısal bütünlüğü ve açıklık ve neovaskülarizasyon içinde de kadar sürekli artan hücre işgal PCL vasküler greft electrospinning tarafından işlenen bir sıçan aort modeli4,5,6‘ da sergilenen greft duvar 6 aya kadar için. Ancak, olumsuz doku, hücre ve kılcal damarlar ve kalsifikasyon, regresyon dahil olmak üzere remodeling Ayrıca gözlendi daha uzun timepoints yukarı 18 ay.
Cellularization vasküler greft doku rejenerasyonu belirlenmesi ve7remolding önemli bir faktördür. Electrospinning, çok yönlü bir teknik olarak yaygın nano-lifli yapısı8ile vasküler greft hazırlanması için istihdam edilmiştir. Ne yazık ki, nispeten küçük gözenek yapısı genellikle yetersiz hücre infiltrasyonu sonraki doku rejenerasyonu sınırlar electrospun vasküler greft içinde yol açar. Bu sorunu gidermek için çeşitli teknikler gözenek boyutu ve9,10, toplayıcı cihazları, lazer radyasyon11 tarafından tedavi sonrası modifikasyonu leaching tuz/polimer dahil olmak üzere toplam gözeneklilik artırmak için kurulması denenen , vs. Aslında, electrospun Greftler (lif çapı, gözenek boyutu ve porozite dahil) yapısını işleme koşulları12,13ile yakından ilgilidir. Electrospinning sırasında lif çapı kolayca Polimer çözüm, akış hızı, voltaj, vbkonsantrasyonu gibi parametreleri değiştirerek kontrol edilebilir. 14 , 15, ve bu nedenle, gözenek boyutu ve porozite buna göre geliştirilmiştir.
Biz son zamanlarda değiştirilmiş bir PCL electrospun greft macroporous yapısı (5-7 µm çapını ve 30-40 µm gözeneklerin lifleri) ile bildirdi. Karın sıçan Aortası değiştirerek in vivo implantasyon 3 ay ameliyat sonrası16, açıklık, hem de iyi endothelialization ve düz kas yenilenme oranı yüksek gösterdi. Daha da önemlisi, hiçbir olumsuz doku kalsifikasyon ve hücre regresyon dahil olmak üzere remodeling implantasyon bile bir yıl sonra gözlenen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hücre infiltrasyonu rejenerasyon için kritik ve remodeling vasküler greft vivo içinde16. Sınırlı hücre infiltrasyonu kez hücreleri geçiş greft duvara engel greft nispeten küçük gözeneklerin ilgilidir. Bu zorluk adrese, electrospun PCL vasküler greft büyük gözenek yapısı ile hazırlamak için değiştirilmiş bir yöntem geliştirdi. Ayrıntılı olarak, kolayca işleme parametreleri tarafından kontrol edilebilir fiber kalınlığı artış ile gözenek boyutu artmı?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser mali NSFC projeler (81522023, 81530059, 91639113, 81772000, 81371699 ve 81401534) tarafından desteklenmiştir.
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).
