Implantación de injertos vasculares Electrospun con estructura optimizada en un modelo de rata
Summary
Aquí, presentamos un método modificado de electrospinning para fabricar injertos vasculares PCL con fibras gruesas y los poros grandes y para describir un protocolo para evaluar el desempeño en vivo en un modelo de rata de reemplazo de la aorta abdominal.
Abstract
Aquí, presentamos un protocolo para fabricar macroporoso PCL vascular injerto y para describir un protocolo de evaluación utilizando un modelo de rata de reemplazo de la aorta abdominal. Los injertos vasculares electrospun a menudo poseen poros relativamente pequeños, que limitan la infiltración celular en los injertos y dificultan la regeneración y remodelación de las arterias de neo. En este estudio, los injertos vasculares PCL con fibras más gruesas (5-6 μm) y los poros más grandes (~ 30 μm) fueron fabricados usando una técnica de tratamiento modificada. Se evaluó el rendimiento a largo plazo del injerto por la implantación de un modelo de aorta abdominal de la rata. El análisis de ultrasonido demostró que los injertos sigue siendo patentes sin aneurisma o estenosis que ocurren incluso después de 12 meses de implantación. Estructura macroporosa mejora el crecimiento de la célula y así promovido tejido regenerado en 3 meses. Más importante aún, no había señal de remodelado adverso, tales como la calcificación dentro de la pared del injerto después de 12 meses. Por lo tanto, electrospun injertos vasculares de PCL con macroporoso modificado procesamiento tienen potenciales para ser un sustituto de la arteria para la implantación a largo plazo.
Introduction
Injertos vasculares hechos de polímeros sintéticos son ampliamente utilizados en clínica para la terapia de las enfermedades cardiovasculares (ECV). Por desgracia, en el caso de injertos vasculares de pequeño diámetro (D < 6 mm) no se dispone de ninguna productos de éxito debido a la baja permeabilidad provocada por la velocidad de flujo reducido de la sangre, que a menudo conduce a la trombosis, la hiperplasia intimal y otros complicaciones1.
Ingeniería de tejidos provee una estrategia alternativa para realizar la permeabilidad a largo plazo y basada en una regeneración vascular guiado por el andamio y la reconstrucción de la homeostasis. En detalle, el injerto vascular, como una plantilla tridimensional podría proporcionar soporte mecánico y estructural orientación durante la regeneración del tejido vascular y la influencia funciones celulares, incluyendo la adhesión celular, migración, proliferación, y secreción de matriz extracelular2. Hasta ahora, se han evaluado diversos polímeros sintéticos para aplicaciones en la ingeniería de tejido vascular. Entre estos polímeros poly(ε-caprolactone) (PCL) se ha investigado intensivamente debido a compatibilidad buena célula y degradación lenta desde varios meses hasta dos años3. En una rata aorta modelo4,5,6, injertos vasculares PCL procesados por electrospinning exhibieron excelente integridad estructural y la permeabilidad, así como continuamente creciente de la célula invasión y neovascularización en la injerto de pared de hasta 6 meses. Sin embargo, remodelación tisular adversa, incluyendo la regresión de las células y los capilares y la calcificación, también se observaron en los puntos de tiempo más largo, por 18 meses.
Cellularization del injerto vascular es un factor clave en determinar la regeneración del tejido y remodelación7. Electrospinning, como una técnica versátil, ha sido ampliamente empleada para la preparación de los injertos vasculares con estructura fibrosa nano8. Desafortunadamente, la estructura de poro relativamente pequeños a menudo conduce a infiltración insuficiente de células en el injerto vascular electrospun, que limita la regeneración del tejido posterior. Para resolver este problema, se han intentado diversas técnicas para aumentar el tamaño de los poros y la porosidad total, incluyendo el sal/del polímero lixiviación9,10, modificación del aparato colector, después del tratamiento por radiación láser11 , etcetera. De hecho, la estructura de los injertos electrospun (incluyendo el diámetro de fibra, tamaño de los poros y porosidad) está estrechamente vinculada a las condiciones de procesamiento de12,13. Durante electrospinning, el diámetro de la fibra puede controlarse fácilmente cambiando los parámetros, tales como la concentración de la solución de polímero, flujo, voltaje, etcetera. 14 , 15, y por lo tanto, el tamaño de los poros y la porosidad se han mejorado en consecuencia.
Recientemente Reportamos un injerto modificado de electrospun PCL con estructura macroporosa (fibras con diámetro de 5-7 μm y poros de 30-40 μm). Implantación in vivo mediante la sustitución de aorta abdominal de la rata demostró la elevada tasa de permeabilidad, así como buena regeneración endotelialización y músculo liso en 3 meses después de la cirugía16. Más importante aún, no tejido adverso remodelación incluyendo la regresión de la calcificación y la célula se pudo observar incluso después de un año de implantación.
Protocol
Representative Results
Discussion
La infiltración celular es crítico para la regeneración y remodelación del injerto vascular en vivo16. Infiltración de la célula limitada está a menudo relacionada con los poros relativamente pequeños del injerto que impiden la migración de células en la pared del injerto. Para hacer frente a esta dificultad, hemos desarrollado un método modificado para preparar electrospun injertos vasculares de PCL con estructura de poro grande. En detalle, el tamaño del poro aumenta con el …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por proyectos NSFC (81522023, 81530059, 91639113, 81772000, 81371699 y 81401534).
Materials
| Poly(ε-caprolactone) (PCL) pellets (Mn=80,000) | Sigma | 704067 | |
| Methanol | Tianjin Chemical Reagent Company | 1060 | |
| Alcohol | Tianjin Chemical Reagent Company | 1083 | |
| Chloroform | Tianjin Chemical Reagent Company | A1007 | |
| Sucrose | Tianjin Fengchuan Company | 2296 | |
| Triton X-100 | Alfa Aesar | A16046 | |
| Sprague Dawley rats | Laboratory Animal Center of the Academy of Military Medical Sciences | ||
| Normal saline | Hebei Tiancheng Pharmaceutical company | ||
| Chloral hydrate | Tianjin Ruijinte chemical company | 2223 | |
| Heparin sodium Injection | Tianjin Biochem Pharmaceutical company | ||
| Gentamycin Sulfate Injection | Jiangsu Lianshui Pharmaceutical company | ||
| Mouse anti-α-SMA primary antibody | Abcam | ab7817 | |
| Mouse anti-smooth MYH primary antibody | Abcam | ab683 | |
| Rabbit polyclonal anti-rat elastin antibody | Abcam | ab23748 | |
| Rabbit anti-von Willebrand factor primary antibody | Abcam | ab6994 | |
| Goat anti-mouse IgG (Alexa Fluor 488) | Invitrogen | ab150117 | |
| Goat anti-rabbit IgG (Alexa Fluor 488) | Invitrogen | ab150077 | |
| 5% normal goat serum | Zhongshan Golden bridge | ZLI9022 | |
| Hematoxylin and eosin (H&E) | Beijing leagene biotech | DH0006 | |
| Masson's trichrome | Beijing leagene biotech | DC0032 | |
| Verhoeff-van Gieson (VVG) | Beijing leagene biotech | DC0059 | |
| Von Kossa | Beijing leagene biotech | DS0003 | |
| Surgical sutures needles with thread,3-0 silk | Shanghai Jinhuan medical supplies company | G3002b | |
| Surgical sutures needles with thread,9-0 silk | Shanghai Jinhuan medical supplies company | H901 |
References
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