하이드로 겔은 구축 및 쥐 심근 경색 모델에서 치료를 제공하기 위해 접착제 접근을 섬유소 기반.

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

심근 경색 (MI)는 주요 관상 동맥의 폐색으로 인한 심장의 영역에 혈액 차단으로 정의된다. MI 인한 손상으로 인해, 또는보다 구체적으로, 좌심실은 제대로 치는 심장의 기능을 감소 비 기능적 흉터 조직으로 생존 가능한 심장 조직의 리모델링이다. 이것은 행정 용적으로 알려진 모든 심장 박동, 및 박출계수 ^6라고도 각 심장 박동 심장 밖으로 펌핑되어 혈액의 백분율로 본체에 전달 될 ​​수있는 혈액의 체적 감소를 초래. 이들은, 다른 기능 감소와 함께, 적절한 기능을 유지하기 위해 심장의 나머지 부분에 변형을 증가시킨다. 이 두 번째 심장 마비에서 개인 ^(7)의 약 10 % 본 현상을 일으키는 종종이 증가 된 균주는 매우 심각한 될 수 있습니다.

의료 행위는 치료를 위해 진화하는 동안MI의 직후, 아니 기술은 저속, 정지, 또는 조직 리모델링의 부작용을 반전하기 위해 개발 없습니다. 줄기 세포 치료가 유망한 잠재력에도 불구하고, 이러한 치료 가능한 수단으로 부상 한 줄기 세포는 임상에서 성공적으로 검증되지 않았다. 그들의 결점 일설 유익한 세포 유리한 ^결과를 생성하는 ⁵ 충분히 경색 부위에서 유지되도록 할 수 없다는 것이다. 그것은 단순히 경색 부위에 주입 세포의 더 이상의 24 %가 생존하지 않고 손상된 사이트 1 일 인도 후 ^2에 남아 있음을 보였다. 세포의 보존이 문제를 해결하기위한 가능한 전망은 손상된 세포 또는 사이트로 전달 될 수있는 치료제, 하나를 캡슐화하는 생체 적합성 히드로 겔 시스템을 개발하는 것이다. 이 프로토콜의 선택의 하이드로 겔 인해 전지 밀봉 PR에 이전에 사용 된 폴리 (에틸렌 글리콜) 디 메타 크릴 레이트 인ocedures 그러나 캡슐화 할 수있는 임의의 하이드로 겔 ^8을 사용할 수있다. 직접 부상에 패치의 전달은 세포가 심근 근본적인 요인에 유익을 제공 할 수있는 시간의 길이를 증가, 장기간에 걸쳐 세포 간 조직의 접촉을 보장한다.

패치 접근법 병목 심장 표면에 패치를 부착하는 어려움이다. 많은 그룹은 기술, 심장 표면 ^9,10에 구조를 묶는 간단한 봉합되는 가장 널리 다양한 통해이를 극복했다. 이 구조는 강성 재료로 제조되는 경우의 수가 성공적으로 입증하지만 인해 높은 물 농도 패치 구조의 섬세한 특성상 하이드로 시스템에서 시도 할 때 실패했다. 이것을 극복하기 위해, 우리는 혈전 형성의 화학을 모방 피브린 접착제 외부 접착 시스템을 이용했다. 섬유소 접착제는 INC, 수많은 의료 수술에 사용되어왔다상처 밀봉 ^11-13로 제품의 생체 적합성을 강조, 경질 눈물, 기관지 누공, 각막 이식을 luding. 또한 섬유소하지만, 심장 패치 부착 접착제로서의 사용은 일반적으로 ^{14 ~ 17} 사용하지 좌심실 파열 및 관상 동맥 우회 수술 수술을 포함한 심장 다양한 목적을 위해 사용되어왔다. 심장 작용에 패치를 보장하기 위해 가능한 부착 시스템을 제공하는 단계, 외부 심장 패치의 외부에 직접 배치 될 수있는 생체 적합성 접착제 피브리노겐과 트롬빈 결과의 간단한 제제.

Protocol

절차 IACUC 프로토콜 번호 13302와 완벽한 호환성에 동물 자원의 분할에 의해 승인되었습니다. 1. 장비 준비 멸균을 위해 수술 전에 사용 된 모든 비 – 일회용 악기 압력솥. 용도 사이 유리 비드와 함께 살균 세션에서 여러 번 사용기구를 멸균. 2. 하이드로 겔 준비 해동 및 하이드로 겔 구조의 생성에 최소 24 시간 이전에 판 줄기 ?…

Representative Results

수술하는 동안, 좌측 관상 동맥의 결찰이 폐색 된 동맥의 하류 희게 표시된 의해 식별 될 수있다. 매듭을 묶는 전에 테스트로, 봉합사는 적절한 위치에 있는지 확인하기 위해 잠시 동안 강화 될 수있다. 또한, 적절히 이길 좌심방의 능력에 거의 순간적인 감소 동맥 폐색의 결과 때문에, 좌심방이 시스템 내의 혈액의 역류에 응답하여 확대된다. M 모드 심 초음파 측정 후 경색이…

Discussion

쥐의 심근 경색 모델에이 방법으로, 우리는 다른 쥐의 심근 경색 기술과 관련된 비 심근 지역에 피해를 최소화하는 시스템을 개발했다. 이 지역은 기관 절개술에 의한 손상, 근육 층의 절단 및 흉강을 노출 리브의 파손을 포함한다. 우리는 이러한 변화는 수술시로, 갈비뼈와 근육 층을 포함, 주요 구조물의 많은 손상을 유지하는 데 걸리는 치료에 전체 수?…

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