の使用<em>生体外</em>チャンドラーループ装置は、改質ポリマー血液導管の生体適合性を評価するための
Summary
Blood exposure to polymeric blood conduits initiates the foreign body reaction that has been implicated in clinical complications. Here, the Chandler Loop Apparatus, an experimental tool mimicking blood perfusion through these conduits, is described. Appendage of recombinant CD47 results in decreased evidence of the foreign body reaction on these conduits.
Abstract
合成表面は、身体に導入されたときに異物反応が起こる。これは、術後の合併症につながる、血液タンパク質の吸着および血小板の付着およびそれに続く活性化、単球/マクロファージの接着性、および炎症性細胞シグナル伝達事象によって特徴付けられる。チャンドラーループ装置は、研究者が、血液の大量のは、ポリマーの導管を介して灌流されているときに発生する分子や細胞間相互作用を研究することを可能にする実験的なシステムです。そのために、この装置は、各種高分子表面修飾の抗炎症特性の評価を可能にex vivoでのモデルとして使用されてきた。当研究室では、共有結合した組換えCD47と光活性化化学により修正された血液導管は、ポリマー表面に生体適合性を付与することができることが示されている。ポリマー表面にCD47を付加することは、ポリマーの血液導管の有効性を促進するための有効な手段である可能性があります。彼女のEINはCD47修正されたと制御導管と血液の相互作用を調べるために臨床的に関連性ポリマー血液導管および ex vivo実験モデルとしてチャンドラーループの使用に組換えCD47を追加するために使用される光活性化化学を詳細に方法論である。
Introduction
そのような人工心肺や腎臓透析などの多くの臨床手順は、ポリマー血液導管の使用を必要とし、多くの場合、術後の合併症1に関連している。血液で灌流すると、これらのポリマーは血液タンパク質および血小板、単球/マクロファージ付着の吸着、その結果、異物反応（FBR）を誘発（illicit）、および、術後の合併症に寄与する全てが炎症誘発性サイトカインの放出/またはデバイスの故障2,3。したがって、この問題に対処するための戦略は、生体材料研究の重要かつ継続的な地域のまま。研究者らは、生体活性または生体不活性分子を4-6と表面を接触させること、血液を変更することによってこの問題に対処しようと試みてきた。私たちの研究室での研究は、FBRを軽減し、これらの材料の有効性を高めるための戦略として、高分子生体材料への組換えCD47（recCD47）を追加に焦点を当てている。 CD47は遍在的に発現transmembrです細胞7-10やショーを表現する際の免疫回避の既知の役割、付与「自己」ステータスを持つメタンタンパク質がポリマー表面11-13に付加するとき、生体適合性を付与するに約束します。シグナル調節タンパク質α（SIRPα）、CD47のための同族受容体、および膜貫通タンパク質のファミリーを含有免疫受容体チロシンベースの阻害モチーフ（ITIM）のメンバーは、骨髄起源14の細胞に発現しています。私たちは、以前にCD47は、SIRPαを介した細胞シグナリングを介して、 インビトロ 、 エキソビボでポリウレタン（PU）、およびポリ塩化ビニル（PVC）に対する免疫応答を下方制御、およびin vivoモデル 11-13 にすることを実証した。
私たちの研究の中心は化学的に反応性のチオール基が共有結合多官能性ポリマー（PDT-BZでチューブを反応させることによって、ポリマーのチューブに追加された、本明細書に記載され、比較的小説光活性化化学で2 -ピリジルジチオ（PDT）から成る）Phは、光反応性ベンゾフェノン（BzPh）とカルボキシ変性ポリアリルアミン11-13。トリス（2 -カルボキシエチル）ホスフィン塩酸塩（TCEP）11と共有結合的に付加さPDT基を還元すると、続いて治療的部分と反応させることができるチオール化表面が得られる。本明細書に詳述以前12,13、さらなるC末端のポリ-リジン尾部12,13の添加によって修飾されrecCD47は、スルホスクシンイミジル-4 – [N -maleimidomethyl]シクロヘキサン-1カルボキシレート（スルホ-SMCC）と反応させて1時間チューブとrecCD47 11との間のモノスルフィド結合形成を可能にする、チオール反応性基を生成する。 CD47官能化された表面の抗炎症能力がもともと血栓凝固15 のin vitroモデルとして1958年に記載されたヒト全血、チャンドラーループ装置を使用して、 元VIV O、試験した。この装置は、に依存していますチューブ部分的に空気を充填システムとチューブ15に血液を循環させる回転モータを閉じた。この実験モデルは、修飾および非修飾表面の際に血液暴露の影響、ならびに血液の細胞の生理時にこれらの表面修飾の効果を検討する機会を提供する。
recCD47は、この光活性化化学を用いてポリマー表面の多様に付加することができ、その抗炎症能力は、ポリマー表面11,12の上に血液灌流を模倣する臨床的に関連エキソビボモデルを利用することによって評価することができる。 recCD47で修飾された臨床グレードの血液導管は、装置内のヒト血液にさらされたときに、未修飾ポリマーと比較して有意に低い血小板および炎症細胞の付着を示す。この変形プロセスのステップバイステップの説明は、以下に詳述する。
Protocol
Representative Results
Discussion
（ 図1に要約する）光活性化化学は、光活性化PDT-BzPhをするPDT-BzPhの付着およびそれに続くUV照射を容易にするために十分な炭化水素を有する実質的に任意のポリマー表面の改質を可能にする。反応性チオール基を有するポリマー表面を官能することは興味のある検証可能な分子の範囲のその後の取り付けを可能にします。私たちの特定の研究において、本発明者らは、組換えCD47 …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 16% Paraformaldehyde (PFA) | Thermo Scientific | 58906 | Caution! Use in fume hood |
| 25% Glutaraldehyde | VWR | AAA17876-AP | Caution! Use in fume hood |
| 2-pyridyldithio,benzophenone (PDT-BzPH) | Synthesized in lab | N/A | |
| Bovine Serum Albumin (BSA) | Sigma | A3059-100G | |
| Citrate | Sigma | S5770-50ML | |
| Digital Camera | Leica | DC500 | Out of production |
| Dimethylformamide (DMF) | Sigma | 270547-100ML | Caution! Use in fume hood |
| Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline (DPBS) | Gibco/Life Technologies | 14190-136 | |
| Fluorescent Microscope | Nikon | TE300 | |
| Glacial Acetic Acid | Fisher Scientific | A38-212 | Caution! Use in fume hood |
| Human CD47 (B6H12) – FITC Antibody | Santa Cruz Biotechnology | SC-12730 | |
| Osmium Tetroxide | Acros Organics | 197450050 | Caution! Use in fume hood |
| Potassium Bicarbonate (KHCO3) | Sigma | 237205-100G | |
| Potassium Phosphate Monobasic (KH2PO4) | Sigma | P5655-100G | |
| PVC Tubing (Cardiovascular Procedure Kit) | Terumo Cardiovascular Systems | 60050 | Most clinical-grade tubing will work |
| Scanning Electron Microscope | JEOL | JSM-T330A | |
| Sodium Chloride (NaCl) | Fisher Scientific | BP358-212 | |
| Microplate Reader | Molecular Devices | Spectramax Gemini EM | |
| Sulfo-SMCC | Sigma | M6035-10MG | Moisture Sensitive! |
| tris (2-carboxyethyl) phosphine (TCEP-HCl) | Thermo Scientific | 20491 | |
| Tris Base | Sigma | T1503-100G | |
| Tween-20 | Bio-Rad | 170-6531 | |
| Vectashield with DAPI | Fisher Scientific | H-1200 | Light sensitive! |
| Zeba Spin Desalt Columns – 7K MWCO | Thermo Scientific | 89891 |
References
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