Гидрогель Построить и фибрина-клей на основе подхода, чтобы доставить Therapeutics в мышиной модели инфаркта миокарда.

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

Инфаркта миокарда (ИМ) определяется как прерывание крови к области сердца, вызванные окклюзии крупной коронарной артерии. Ущерб от MI связано с ремоделирования жизнеспособного сердечной ткани в нефункциональной рубцовой ткани, что снижает способность сердца или, более конкретно, левый желудочек, чтобы правильно бить. Это приводит к уменьшению объема крови, который может быть доставлен к телу с каждым ударом сердца, известный как ударный объем, и процент крови, что перекачивается из сердца с каждым ударом сердца, известный как фракции выброса ^6. Они, наряду с другими функциями уменьшилась, увеличивает нагрузку на остальной части сердца для поддержания адекватной функции. Часто это увеличение деформации может стать настолько сильным, что вызывает второй сердечный приступ, явление наблюдается примерно 10% лиц, ^7.

В то время как медицинская практика превратилась для леченияСразу после ИМ, не метод не был разработан, чтобы остановить, медленно или обратить вспять негативные побочные эффекты ремоделирования ткани. Терапии стволовыми клетками появились в качестве возможного проспекте для такого лечения, однако, несмотря на их многообещающим потенциалом, стволовые клетки не доказали свою эффективность в клинических условиях. Одна теория для их недостатков является неспособность обеспечить благоприятные клетки остаются на месте инфаркта достаточно долго, чтобы произвести положительные результаты ^5. Было показано, что не более чем 24% клеток, которые просто вводят в месте миокарда не выжила и осталась на поврежденный участок 1 день после доставки ^2. Возможная перспектива для решения этого вопроса удержания клеток является разработка биосовместимых системы гидрогеля, которые инкапсулируют либо клетки или терапии, которые могут быть доставлены в поврежденном участке. Гидрогель выбора в данном протоколе является поли (этиленгликоль) диметакрилат из-за его использования в предыдущем клеток инкапсуляции прocedures, однако, любой гидрогель способен инкапсуляции могут быть использованы ^8. Доставка пластыря непосредственно в месте повреждения обеспечивает клетки к ткани контакт в течение продолжительного периода времени, увеличивая длину времени клетки могут обеспечить полезные факторы к базовому миокарда.

Узким местом подхода является патч трудность соблюдения патч к поверхности сердца. Многие группы преодолеть это с помощью различных методов, наиболее распространенным является простой шов, чтобы связать конструкцию к сердечной поверхности ^9,10. Это оказалось успешным в ряде случаев, в которых конструкция выполнена из жесткого материала, но терпит неудачу, когда пытались в системе гидрогеля, из-за высокой концентрации воды и тонкой природы коммутационной конструкции. Чтобы преодолеть это, мы использовали фибрин клей систему внешнего клей, который имитирует химию образования сгустка. Фибриновый клей был использован в многочисленных медицинских операций, IncЛУДИНГ Dura слезы, бронхиальных свищей и трансплантации роговицы, подчеркивая биосовместимость продукта в виде раны герметика ^11-13. Кроме того, фибрин был использован для различных сердечных целей, в том числе хирургического лечения разрывов левого желудочка и аортокоронарное операций, однако, его применение в качестве адгезионного клея для сердечной патч обычно не используется ^14-17. Простой формулировка тромбина и фибриногена приводит к биосовместимым клеем, который может быть помещен непосредственно на внешней стороне внешнего сердечной пластыря, обеспечивая жизнеспособную систему, чтобы обеспечить адгезию патч к сердечной взаимодействия.

Protocol

Процедура в полной совместимости с протоколом IACUC числа 13302 и был одобрен разделения ресурсов животных. 1. Подготовка прибора Автоклав все не-одноразовые инструменты, используемые до хирургического вмешательства, чтобы обеспечить стерильность. Стерилизоват?…

Representative Results

Во время хирургической процедуры, лигирование левой коронарной артерии может быть идентифицирован заметное побледнение ниже по потоку от закупоренной артерии. В качестве теста перед связывать себя узами брака, шов может быть кратко затянуты, чтобы проверить, если он находится в соотв…

Discussion

При таком подходе к мышиной модели MI, мы разработали систему, которая сводит к минимуму повреждения, не миокарда областях, которые связаны с другими методами мышиных ИМ. Эти области включают в себя ущерб, причиненный трахеостомии, резку мышечного слоя, и по…

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