एक hydrogel का निर्माण और एक murine रोधगलन मॉडल में चिकित्सा उद्धार करने के लिए गोंद दृष्टिकोण आतंच आधारित।

Summary

This protocol aims to alleviate the limitation of poor cell engraftment for stem cell treatment of myocardial infarctions through the use of a hydrogel system and a fibrin-based glue. With this approach, cell-to-tissue contact post-infarction can be maintained, increasing the therapeutic potential of beneficial agents at the site of injury.

Abstract

The murine MI model is widely recognized in the field of cardiovascular disease, and has consistently been used as a first step to test the efficacy of treatments in vivo¹. The traditional, established protocol has been further fine-tuned to minimize the damage to the animal. Notably, the pectoral muscle layers are teased away rather than simply cut, and the thoracotomy is approached intercostally as opposed to breaking the ribs in a sternotomy, preserving the integrity of the ribcage. With these changes, the overall stress on the animal is decreased.

Stem cell therapies aimed to alleviate the damage caused by MIs have shown promise over the years for their pro-angiogenic and anti-apoptotic benefits. Current approaches of delivering cells to the heart surface typically involve the injection of the cells either near the damaged site, within a coronary artery, or into the peripheral blood stream^2-4. While the cells have proven to home to the damaged myocardium, functionality is limited by their poor engraftment at the site of injury, resulting in diffusion into the blood stream⁵. This manuscript highlights a procedure that overcomes this obstacle with the use of a cell-encapsulated hydrogel patch. The patch is fabricated prior to the surgical procedure and is placed on the injured myocardium immediately following the occlusion of the left coronary artery. To adhere the patch in place, biocompatible external fibrin glue is placed directly on top of the patch, allowing for it to dry to both the patch and the heart surface. This approach provides a novel adhesion method for the application of a delicate cell-encapsulating therapeutic construct.

Introduction

रोधगलन (एमआई) के एक प्रमुख कोरोनरी धमनी की आड़ की वजह से दिल का एक क्षेत्र के लिए खून की रुकावट के रूप में परिभाषित किया गया है। एक एमआई से उत्पन्न क्षति के कारण या अधिक विशेष रूप से, बाएं वेंट्रिकल, ठीक से हरा करने के लिए दिल की क्षमता कम हो जाती है, जो गैर कार्यात्मक निशान ऊतक में व्यवहार्य हृदय के ऊतकों के पुनर्गठन, के लिए है। यह स्ट्रोक मात्रा के रूप में जाना जाता है हर दिल की धड़कन, और इंजेक्शन अंश ⁶ के रूप में जाना हर दिल की धड़कन के साथ दिल से बाहर पंप है कि रक्त का प्रतिशत, के साथ शरीर के लिए दिया जा सकता है कि रक्त की मात्रा में कमी का परिणाम है। ये अन्य कम कार्यों के साथ-साथ पर्याप्त समारोह को बनाए रखने के लिए दिल के बाकी पर दबाव बढ़ जाता है। यह एक दूसरे को दिल का दौरा, व्यक्तियों में ^{से 7} का लगभग 10% देखा एक घटना का कारण बनता है कि अक्सर, इस वृद्धि तनाव इतना गंभीर बन सकता है।

चिकित्सा पद्धतियों के इलाज के लिए विकसित किया है जबकिएक एमआई के तत्काल बाद, कोई तकनीक धीमी, रोकने, या ऊतक remodeling के नकारात्मक पक्ष प्रभाव उल्टा करने के लिए विकसित किया गया है। स्टेम सेल उपचार उनके होनहार क्षमता के बावजूद, हालांकि, इस तरह के एक उपचार के लिए एक संभावित अवसर के रूप में उभरा है स्टेम कोशिकाओं नैदानिक ​​सेटिंग में सफल साबित नहीं किया है। उनकी कमियों के लिए एक सिद्धांत यह लाभकारी कोशिकाओं अनुकूल परिणाम ⁵ उत्पन्न करने के लिए काफी देर तक रोधगलन के स्थल पर बने रहने को सुनिश्चित करने में असमर्थता है। यह बस रोधगलन की साइट में इंजेक्ट कर रहे हैं कि कोशिकाओं का कोई अधिक से अधिक 24% बच गया है और क्षतिग्रस्त साइट 1 दिन के बाद प्रसव ² पर बने रहे कि दिखाया गया है। सेल अवधारण के इस मुद्दे के समाधान के लिए एक संभावित संभावना कोशिकाओं या क्षतिग्रस्त साइट के लिए दिया जा सकता है जो चिकित्सा विज्ञान, या तो समाहित किया गया है biocompatible है हाइड्रोजेल प्रणाली विकसित करना है। इस प्रोटोकॉल में पसंद की हाइड्रोजेल की वजह से सेल encapsulation के जनसंपर्क में अपने पिछले उपयोग करने के लिए एक पाली (इथाइलीन ग्लाइकॉल) dimethacrylate हैocedures, हालांकि, encapsulation के सक्षम किसी भी हाइड्रोजेल ⁸ में इस्तेमाल किया जा सकता है। सीधे चोट की साइट के लिए पैच की डिलीवरी कोशिकाओं अंतर्निहित मायोकार्डियम के लिए फायदेमंद कारकों प्रदान कर सकते हैं समय की लंबाई बढ़ाने, समय की एक विस्तारित अवधि के दौरान सेल के लिए ऊतक संपर्क सुनिश्चित करता है।

पैच दृष्टिकोण करने के लिए एक अड़चन दिल की सतह के लिए पैच पालन करने की कठिनाई है। कई समूहों की तकनीक, दिल की सतह ^9,10 तक का निर्माण टाई करने के लिए एक सरल सिवनी जा रहा है सबसे अधिक प्रचलित की एक किस्म के माध्यम से इस पर काबू पाने की है। इस का निर्माण एक stiffer सामग्री से बना है जिसमें मामलों की संख्या में सफल साबित हो, लेकिन कारण उच्च पानी एकाग्रता और पैच का निर्माण के नाजुक प्रकृति के कारण, एक हाइड्रोजेल प्रणाली पर प्रयास जब विफल रहता गया है। इस पर काबू पाने के लिए, हम थक्का बनने की रसायन विज्ञान mimics एक आतंच गोंद बाह्य चिपकने वाला सिस्टम का उपयोग किया है। आतंच गोंद इंक, कई चिकित्सा सर्जरी में इस्तेमाल किया गया हैएक घाव सीलेंट ^11-13 के रूप में उत्पाद के biocompatibility पर प्रकाश डाला, ड्यूरा आँसू, ब्रोन्कियल नालप्रवण, और कॉर्निया प्रत्यारोपण luding। इसके अतिरिक्त, आतंच हालांकि, एक हृदय पैच के लिए एक आसंजन गोंद के रूप में इसके उपयोग आमतौर पर ^14-17 इस्तेमाल नहीं किया है बाएं निलय ruptures और कोरोनरी धमनी बाईपास सर्जरी की शल्य चिकित्सा उपचार, सहित हृदय प्रयोजनों के एक किस्म के लिए इस्तेमाल किया गया है। दिल बातचीत करने के लिए पैच सुनिश्चित करने के लिए एक व्यवहार्य आसंजन प्रणाली उपलब्ध कराने, एक बाहरी हृदय पैच के बाहर पर सीधे रखा जा सकता है कि एक biocompatible गोंद में थ्रोम्बिन और फाइब्रिनोजेन परिणामों का सरल सूत्रीकरण।

Protocol

प्रक्रिया IACUC प्रोटोकॉल संख्या 13,302 के साथ पूर्ण संगतता में है और पशु संसाधन के विभाजन के द्वारा अनुमोदित किया गया है। 1. साधन तैयारी बाँझपन सुनिश्चित करने के लिए शल्य चिकित्सा की प्रक्रिय?…

Representative Results

शल्य चिकित्सा की प्रक्रिया के दौरान छोड़ दिया कोरोनरी धमनी की बंधाव एक अवरोधित धमनी के बहाव blanching चिह्नित द्वारा की पहचान की जा सकती है। गाँठ बांधने से पहले एक परीक्षण के रूप में, सीवन यह उपयुक्त जगह में ?…

Discussion

Murine एमआई मॉडल के लिए इस दृष्टिकोण के साथ, हम अन्य murine एमआई तकनीकों के साथ जुड़े रहे हैं कि गैर-मायोकार्डियम क्षेत्रों के लिए कम से कम नुकसान है कि एक प्रणाली विकसित की है। इन क्षेत्रो?…

Materials

Harvard Model 687 Mouse Ventilator	Harvard Apparatus	55-0001
Inintech Biosciences LLC Dry Glass Bead Sterilizer	Fisher Scientific	NC9531961
Leica MZ6 surgical microscope	Leica
Cautery Kit	Gemini	GEM 5917
Delicate Forceps – 0.4mm Tips Angled	Fine Science Tools	11063-07
Agricola Retractor – 3.5cm Spread	Fine Science Tools	17005-04
Spring Scissors – 2.5mm Blades Straight	Fine Science Tools	15000-08
Castroviejo Needle Holder – w/Lock Tungsten Carbide 14cm	Fine Science Tools	12565-14
Iris Scissors – Delicate Straight 10.5 cm	Fine Science Tools	14060-10
8-0 monofilament suture	Ethicon	8730P
6-0 Silk suture	Ethicon	639G
Thrombin	Sigma	T7009
Fibrinogen	Sigma	F3879
Vetbond Tissue Adhesive	3M	1469SB