В естественных условиях млекопитающих модели критического размера костных дефектов имеют важное значение для исследователей, изучая механизмы заживления и ортопедической терапии. Здесь мы представляем собой протокол для создания воспроизводимых, сегментарный, бедренной дефектов в крыс, стабилизировалась, с использованием внешней фиксации.
Ортопедические исследования опирается на животных моделей для изучения механизмов кости Исцеление в естественных условиях , а также исследовать новые методы лечения. Критического размера сегментарный дефекты являются сложными для лечения клинически, и исследовательские усилия могли бы извлечь пользу из надежной, амбулаторный малых животных модели сегментарный бедренной дефекта. В этом исследовании мы представляем оптимизированные хирургический протокол для создания последовательного и воспроизводимые критический дефект диафизарных 5 мм в крыса бедра, стабилизировалось с внешних фиксаторов. Диафизарных ostectomy была выполнена с использованием пользовательских джиг поставить 4 Kirschner провода bicortically, которые были стабилизированы с устройством адаптированы внешних фиксаторов. Осциллирующий пилой был использован для создания дефекта. Коллагеновая губка одиночку или коллагена губкой, смоченной в rhBMP-2 был имплантирован в дефект, и исцеление кости контролируется более 12 недель, используя рентгенограммы. После 12 недель крысы были принесены в жертву, и гистологический анализ проводился на подакцизные управления и лечить бедра. Дефектов костей, содержащие только коллагеновая губка привело к не союз, в то время как лечение rhBMP-2 принесли формирования периостальная черствым и новые костного ремоделирования. Также восстановленные после имплантации и внешней фиксации животных оказалась успешной в стабилизации бедренной дефектов более 12 недель. Этот обтекаемый хирургические модель может применяться легко изучать кости Исцеление и тестировать новые ортопедические биоматериалов и регенеративной терапии в естественных условиях.
Ортопедической травматологии фокусируется на лечении широкого спектра сложных переломов. Критические диафизарных сегментарный кость, которую дефекты доказали трудным для лечения клинически обусловлено снижение регенерационной способности окружающие мышцы и надкостницы, а также отказ от локализованных ангиогенеза1. Современные методы включают постановляющей части фиксации с костной пластикой, задержкой подсадка кости (Masquelet), кости транспорта, фьюжн или ампутация2,3,4. У большинства пациентов, которые имеют амбулаторного функции сохранены после их травмы, с хорошо функционирующей Дистальная конечностей конечности бабло, несомненно, лучшее лечение вариант5. Эти аварийные процедуры часто требуют поэтапного хирургических вмешательств течение длительного лечения. Некоторые авторы полагают, что выше по сравнению с внутренней фиксации для этих приложений из-за повреждения снижение тканей во время имплантации, уменьшилось имплантированных площадь поверхности и увеличение послеоперационной приспособляемость этой внешней фиксации Фиксатор пластинчатый6. Однако перспективных рандомизированное контролируемое испытание ведется в настоящее время чтобы помочь прояснить этот спор внутренней против внешней фиксации в тяжелой открытых переломов голени7. К сожалению с либо лечения выбран, значительных осложнений и провал ставки сохраняются8,9. С либо метод лечения, что касается потери сегментарный кости хирург должны бороться с сегментарный диафизарных дефекты, которые представляют серьезные проблемы. Исправления сегментарный дефектов необходимо максимизировать кости стабилизации и одновременно повысить Остеогенные процесс10,11.
Благодаря клиническое значение, но ниже объема, критического размера диафизарных сегментарный дефектов эффективной, воспроизводимые животной модели необходимо, чтобы исследовательские группы для продвижения методов лечения и в конечном итоге улучшить клинические исходы. Исследователи должны учиться в vivo физиологическое заживление механизмов в млекопитающих животных модели. Хотя такие модели внешней фиксации уже существуют12,13,14,15, мы надеемся обеспечить более надежный метод для профсоюзов, в необработанной животных, уменьшение расходов путем выбора материалы доступные фиксатором и наброски прямой хирургический протокол для легко приложения для будущих исследований. Основная цель настоящего Протокола заключается в создание надежных и воспроизводимых модель критический дефект диафизарных крыс. Процедура оценивалась путем оценки стабилизации и кости Исцеление в крыса бедра свыше 12 недель. Вторичные цели включали: сделать доступным модель стоимости для максимально эффективной, упрощение хирургический подход и стабилизации и обеспечение этического заботу о животных. Авторы и исследовательская группа провела предварительные эксперименты с широкий спектр разных биоматериалов и потенциальных регенеративной терапии для улучшения исцеление в этой сегментарный дефекта.
Малые животные модели ортопедических травм, таких как полный переломов включить исследования, который исследует механизмы остеогенез и оценки терапевтический потенциал биоматериалов20. Это исследование представляет крыса сегментарный дефект модель стабилизировать пос?…
The authors have nothing to disclose.
Эта работа была поддержана NIH оборудование Грант 1S10OD023676-01 с дополнительной поддержки, предоставляемой через университет Висконсин отделения ортопедии и реабилитации и школа медицины и общественного здравоохранения. Мы хотим отметить UW Карбоне рака центр поддержки Грант Р30 CA014520 и использования их маленький животное визуализации объекта, а также NIH обучения Грант 5T35OD011078-08 для поддержки H. Мартина. Мы также благодарим Майкла и Мэри Сью Шеннон за их поддержку опорно регенерации партнерства.
0.9% Sterile Saline | Baxter | 2F7124 | Used for irrigating wound and rehydration |
10% Iodine/Povidone | Carefusion | 1215016 | Used to prep skin |
10% Neutral Buffered Formalin | VWR | 89370094 | Used as fixative |
1mm non-threaded kirschner wire | DePuy Synthes | VW1003.15 | Sterilized, used for the most proximal pin |
1mm threaded kirschner wire | DePuy Synthes | VW1005.15 | Sterilized, used for the 3 most distal pin slots |
2×2 gauze | Covidien | 4006130 | Sterilized, used to prep skin and absorb blood |
4-0 Vicryl Suture | Ethicon | 4015304 | Used to close muscle and skin layers |
4-40 x 0.25",18-8 stainless steel button head cap screws | Generic | External fixator assembly | |
4200 Cordless Driver | Stryker | OR-S-4200 | Used to drill kirschner wires |
4×4 gauze | Covidien | 1219158 | Sterilized, used to absorb blood |
70 % Ethanol | Used to prep skin | ||
Baytril | Bayer Healthcare LLC, Animal health division | 312.10010.3 | Added to water as an antibiotic |
Cefazolin | Hikma Pharmaceuticals | 8917156 | Pre-op antibiotic |
CleanCap Gaussia Luciferase mRNA (5moU) | TriLink Biotechnologies | L-7205 | Modified mRNA encoding for Gaussia Luciferase, keep on ice during use |
Coelenterazine native | NanoLight Technology | 303 | Substrate for Guassia Luciferase, used to assess luciferase activity in vivo |
Double antibiotic ointment | Johnson & Johnson consumer Inc | 8975432 | Applied to pin sites post-op as wound care |
Dual Cut Microblade | Stryker | 5400-003-410 | Used to create 5mm defect in femur |
Ethylenediamine Tetraacetic Acid (EDTA) | Fisher | BP120-500 | Used to decalcify bone to prep for histology |
Extended Release Buprenorphine | ZooPharm | Used as 3 day pain relief | |
Fenestrated drapes | 3M | 1204025 | Used to establish sterile field |
Handpiece cord for TPS | Stryker | OR-S-5100-4N | Used to create 5mm defect in femur |
Heating pad | K&H Pet Products | 121239 | Rat body temperature maintenance |
Hexagonal head screwdriver | Wiha | 263/1/16 " X 50 | External fixator tightening |
Induction chamber | Generic | Anesthesia for rats | |
Infuse collagen sponge with recombinant human Bone Morphogenic Protein-2 | Medtronic | 7510200 | Clinically relevant treatment used as positive control |
Isoflurane | Clipper | 10250 | Anesthesia for rats |
IVIS | Perkin Elmer | 124262 | Bioluminescence imaging modality |
Jig | Custom | Used to place bicortical pins | |
Lipofectamine MessengerMAX | Fisher Scientific | LMRNA003 | mRNA complexing agent that enables mRNA delivery |
Sensorcaine-MPF (Bupivicane (0.25%) and Epinephrine (1:200,000)) | APP Pharmaceuticals, LLC | NDC 63323-468-37 | Applied to surgical site for pain relief and vasoconstriction |
Sterile water | Hospira | 8904653 | Used as solvent for cefazolin powder |
Titanium external fixator plates | Custom | Prepared in house with scrap titanium and milling machine | |
Total Performance System (TPS) Console | Stryker | OR-S-5100-1 | Used to create 5mm defect in femur |
TPS MicroSaggital Saw | Stryker | OR-S-5100-34 | Used to create 5mm defect in femur |
Ultrafocus Faxitron with DXA | Faxitron | High resolution radiographic imaging modality | |
Uniprim rat diet | Envigo | TD.06596 | Medicated rat diet |
Universal Handswitch for TPS | Stryker | OR-S-5100-9 | Used to create 5mm defect in femur |
Vetbond Tissue Adhesive | 3M | 1469 | Skin closure |