Ingegneria biologica basata innesti vascolari Utilizzando un bioreattore pulsatile
Summary
Il nostro gruppo ha sviluppato un sistema di coltura bioreattore che imita lo stress pulsatile fisiologica del sistema cardiovascolare per rigenerare impiantabili protesi vascolari di piccolo diametro.
Abstract
Molti sforzi sono stati dedicati a sviluppare e far progredire la metodologia per la rigenerazione funzionale di piccolo diametro bypass arterioso. In ambiente fisiologico, sia la stimolazione meccanica e chimica sono tenuti a mantenere il corretto sviluppo e la funzionalità dei vasi arteriosi 1,2.
Sistemi di coltura bioreattore sviluppato dal nostro gruppo sono stati progettati per sostenere la rigenerazione all'interno di una nave controllata con precisione chemio-meccanico ambiente imitando quella dei vasi nativi. La nostra assemblea bioreattori e procedure di manutenzione sono abbastanza semplici e altamente ripetibili 3,4. Cellule muscolari lisce (SMC) sono seminate su un acido poliglicolico tubolare (PGA) maglia che viene infilato nel tubo in silicone compatibile e colta nel bioreattore, con o senza stimolazione pulsatile per un massimo di 12 settimane. Ci sono quattro caratteristiche principali che contraddistinguono la nostra bioreattore da alcuni predecessori. 1) A differenza di altri sistemi di coltura che simulano soltanto la biochimica dei vasi sanguigni circostanti nativi, il nostro bioreattore crea anche un ambiente fisiologico pulsatile applicando ciclica deformazione radiale dei vasi nella cultura. 2) Più imbarcazioni progettate possono essere coltivate simultaneamente in diverse condizioni meccaniche all'interno di un ambiente chimiche controllate. 3) Il bioreattore permette una mono strato di cellule endoteliali (CE) per essere facilmente rivestiti sul lato luminale dei vasi progettato l'impianto per i modelli animali. 4) Il nostro bioreattore può anche recipienti di coltura progettata con dimensioni di diverso diametro varia da 1 mm a 3 mm, risparmiando lo sforzo di adattare ogni singolo bioreattore per adattarsi a una dimensione specifica diametro.
I vasi progettati colta nel nostro bioreattore assomigliano vasi sanguigni nativo istologicamente in una certa misura. Cellule nelle pareti dei vasi esprimere maturo marcatori SMC contrattili come catena pesante della miosina del muscolo liscio (SMMHC) 3. Una notevole quantità di collagene si deposita all'interno della matrice extracellulare, che è responsabile per la massima resistenza meccanica dei vasi progettati 5. Analisi biochimica indica anche che il contenuto di collagene dei vasi ingegnerizzati è paragonabile a quella delle arterie native 6. È importante sottolineare che il bioreattore pulsatile ha costantemente rigenerato navi che presentano proprietà meccaniche che permettono l'impianto esperimenti di successo in modelli animali 3,7. Inoltre, questo bioreattore può essere ulteriormente modificato per consentire in tempo reale valutazione e monitoraggio del rimodellamento del collagene nel corso del tempo, non invasivo, usando una non lineare microscopia ottica (NLOM) 8. Per concludere, questo bioreattore dovrebbe servire come una piattaforma eccellente per studiare i meccanismi fondamentali che regolano la rigenerazione funzionale di protesi vascolari di piccolo diametro.
Protocol
Discussion
La qualità delle navi ingegneria è in gran parte dettata dalla qualità della SMC utilizzati in coltura. Gli aspetti critici del fenotipo SMC comprendono morfologia contrattile, numero passaggio basso, e la capacità di proliferare all'interno del bioreattore. Si raccomanda che il numero passaggio essere superiore a P3, al momento della semina di cellule sul patibolo polimero. Inoltre, è fondamentale per confermare che i sorgenti di SMC sono liberi micoplasma prima dell'uso. Abbiamo osservato che il micoplasm…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è finanziato dal National Institutes of Health di Grant R01-EB 008836 e R01 HL083895 (sia per LEN). Si potrebbe ringraziare Daryl Smith, il Vetraio Università, per rendere il bioreattori per la nostra ricerca.
Materials
| Name of Reagent/Material | Supplier | Catalogue Number |
|---|---|---|
| FBS (Fetal Bovine Serum) Heat-Inactivated | HyClone | SH30071 |
| DMEM | GIBCO | 11885 |
| rhFGF-basic | R&B | 234-FSE |
| rrPDGF-BB | R&B | 520-BB |
| Penicilin G | Sigma | PENNA |
| Copper(II) Sulfate | Sigma | C8027 |
| Gylcine | Sigma | C8790 |
| L-Alanine | Sigma | A7469-25G |
| L-Proline | Sigma | P5607-25G |
| Ascorbic Acid | Sigma | A4544-25G |
| HEPES | Sigma | H3375-100G |
| Silicone Stopper | Cole-Parmer | 06298-24 |
| Masterflex tubes L/S | Cole-Parmer | 06508-16, 06508-18 |
| Masterflex pump | Cole-Parmer | 7553-80 |
| Dacron cuff | Maquet | 174406 |
| PGA felt | Concordia | MO000877-01 |
| 4-0 1.5 metric Surgipro II suture | Syneture | VP-557-X |
| 6-0 0.7 metric Dexon suture | Syneture | 7538-11 |
| 0.22μm PTFE filters | Whatman | 6780-2502 |
| Three Way Stop-cock | Edwards Lifesciences | 593WSC |
| Pressure Transducer | Edwards Lifesciences | PX212 |
| IV bags | Baxter | R4R2110 |
| Saline dilution set | Arrow | W20030 |
| Silicone tubing | Saint-Gobain | F05027 |
References
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