Инженерно-биологической основе сосудистых трансплантатов использовании пульсирующего биореактора

Summary

Наша группа разработала систему биореакторов культуры, который имитирует физиологическим стрессам пульсирующей сердечно-сосудистой системы к регенерации имплантируемых малого диаметра сосудистых трансплантатов.

Abstract

Много усилий было потрачено на разработку и совершенствование методологии регенерации функциональных артериальных шунтов малого диаметра. В физиологической среде требуется как механическая, так и химическая стимуляция для поддержания правильного развития и функциональности артериальных сосудов^1,2.

Системы культивирования биореакторов, разработанные нашей группой, предназначены для поддержки регенерации сосудов в точно контролируемой химико-механической среде, имитирующей среду нативных сосудов. Наши процедуры сборки и обслуживания биореакторов довольно просты и легко воспроизводимы^3,4. Гладкомышечные клетки (SMC) засеваются на трубчатую сетку полигликолевой кислоты (PGA), которая нанизывается на податливую силиконовую трубку, и культивируются в биореакторе с пульсирующей стимуляцией или без нее в течение 12 недель. Можно выделить четыре основных признака, которые отличают наш биореактор от некоторых предшественников. 1) В отличие от других систем культивирования, которые моделируют только биохимическое окружение нативных кровеносных сосудов, наш биореактор также создает физиологическую пульсирующую среду путем приложения циклической радиальной деформации к сосудам в культуре. 2) Несколько спроектированных сосудов могут культивироваться одновременно в различных механических условиях в контролируемой химической среде. 3) Биореактор позволяет легко наносить монослой эндотелиальных клеток (ЭК) на просветную сторону инженерных сосудов для моделей для имплантации животных. 4) Наш биореактор также может культивировать инженерные сосуды с различными диаметрами от 1 мм до 3 мм, экономя усилия на адаптацию каждого отдельного биореактора к определенному диаметру.

Инженерные сосуды, культивируемые в нашем биореакторе, в некоторой степени напоминают родные кровеносные сосуды. Клетки в стенках сосудов экспрессируют зрелые сократительные маркеры SMC, такие как тяжелая цепь миозина гладкой мускулатуры (SMMHC)³. Значительное количество коллагена откладывается во внеклеточном матриксе, который отвечает за конечную механическую прочность сконструированных сосудов⁵. Биохимический анализ также показывает, что содержание коллагена в сконструированных сосудах сопоставимо с содержанием коллагена в нативных артериях⁶. Важно отметить, что пульсирующий биореактор имеет последовательно регенерируемые сосуды, которые демонстрируют механические свойства, позволяющие проводить успешные эксперименты по имплантации на животных моделях^3,7. Кроме того, этот биореактор может быть дополнительно модифицирован для оценки и отслеживания ремоделирования коллагена с течением времени в режиме реального времени, неинвазивно, с использованием нелинейной оптической микроскопии (NLOM)⁸. В заключение можно сказать, что этот биореактор должен послужить отличной платформой для изучения фундаментальных механизмов, регулирующих регенерацию функциональных сосудистых трансплантатов малого диаметра.

Protocol

Автоклав

Собрать и автоклава труб для системы потока и биореактор компонентов (биореактор себя и крышки силиконовой пробкой), как указано на рисунке 1 и рисунке 2. Кормление трубка имеет штекер на одном конце и открытый конец на другую сторону. Три коротких отрезков трубы вставляются через силиконовый колпачок для газообмена.

1. Швейные PGA Mesh

1. Вырезать PGA сетки 1.1cm х ~ 8 см листов (в зависимости от биореактор размером).
2. Чистая трубки силиконовые (3 мм внутренний диаметр) с дистиллированной водой (dH20) и сухой воздух перед использованием.
3. Используйте Дексон 6,0 шва зашить PGA с....

Discussion

Качество инженерных судов в значительной степени диктуется качеством ГМК использоваться в культуре ткани. Важнейшие аспекты SMC фенотип включают сократительной морфологии, низкое число проход, и способность размножаться внутри биореактора. Мы рекомендуем пассаж быть не более P3 во время клеточного посева на полимеров эшафот. Более того, крайне важно, чтобы подтвердить, что SMC источники микоплазмы свободного перед использованием. Мы заметили, что микоплазмы загрязненные клетки приводят к существенному снижению клеточную.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Название реагента / Материал	Поставщик	Номер по каталогу
FBS (эмбриональной телячьей сыворотки) Тепло-инактивированная	Hyclone	SH30071
DMEM	GIBCO	11885
rhFGF-основные	R & B	234-FSE
rrPDGF-BB	R & B	520-BB
Penicilin G	Сигма	Пенна
Медь (II) сульфат	Сигма	C8027
Gylcine	Сигма	C8790
L-аланин	Сигма	A7469-25G
L-пролин	Сигма	P5607-25G
Аскорбиновая кислота	Сигма	A4544-25G
HEPES	Сигма	H3375-100G
Силиконовая пробка	Коул-Пармер	06298-24
Masterflex труб L / S	Коул-Пармер	06508-16, 06508-18
Masterflex насоса	Коул-Пармер	7553-80
Dacron манжеты	Маке	174406
PGA чувствовал	Конкордия	MO000877-01
4-0 1,5 метрический Surgipro II шва	Syneture	VP-557-X
6-0 0,7 метрический шва Дексон	Syneture	7538-11
0.22μm PTFE фильтры	Ватман	6780-2502
Три Пути Стоп-кран	Эдвардс Lifesciences	593WSC
Датчик давления	Эдвардс Lifesciences	PX212
IV сумки	Бакстер	R4R2110
Соленая набор разбавления	Стрелка	W20030
Силиконовые трубки	Saint-Gobain	F05027