Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Bioengineering

Cerrahi Alma, İzolasyon ve Published: April 30, 2014 doi: 10.3791/51597

Summary

Ön çapraz bağ (ACL) kısmi gözyaşı onarmak için bir yama olarak gelecek uygulamalar için, insan ACL türetilmiş hücreler, in vitro olarak genişletilebilir ve doku mühendisliği iskeleleri yetiştirilen rekonstrüktif prosedürler sırasında elde edilen dokudan izole edilmiştir. Hücresel yapışma ve morfolojisi sonra iskele yüzeyinde biyouyumluluk onaylamak için yapıldı.

Abstract

ACL yaralanma aktif kişilerde sık karşılaşılan bir sorundur. Fonksiyonu ve istikrarı olumsuz biyomekanik eksiklikler bu eklem içi diz bağ kurşun bile kısmi gözyaşları. Termal modifikasyon, tek paket onarım, tam bir yeniden yapılanma ve yerli ligament hasarlı bölümünün yeniden inşası: kısmi ACL yırtıklarının tedavisi için mevcut seçenekleri konservatif, muhafazakâr yönetimi gibi birden fazla cerrahi seçenekler değişir. Az sayıda çalışma varsa, yönetim sürekli olarak üstün olmak için tek bir yöntem ortaya koymuştur, ve birçok durumda hasta sürekli istikrarsızlık ve diğer komorbi göstermeye devam ediyor.

Bu çalışmanın amacı, kısmen parçalanmış ACL onarımında uygulanabilecek bir doku mühendisliği yama geliştirilmesinde kullanımı için potansiyel bir hücre kaynağı tespit etmektir. Bir yeni protokol Patie türetilen hücre genişlemesi için geliştirilmiştirACL rekonstrüksiyonu geçiren NTS. Hücreleri izole etmek için, ACL yeniden sırasında elde kıyılmış hacl doku, kollajenaz çözelti ile dijeste edilmiştir. Genleşme% 10 fetal sığır serumu (FBS) ve% 1 penisilin / streptomisin (P / S) ile desteklenmiş DMEM/F12 ortamı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Hücreler daha sonra, DMSO, FBS ve genleşme ortamı oluşan bir dondurma ortamı içinde -80 ° C veya sıvı azot içinde depolanmıştır. Çözündükten sonra, hacl türetilmiş hücreler daha sonra bir doku mühendisliği iskelesi, PLAĞA (Poly laktik-ko-glikolik asit) ve kontrol doku kültürü polistiren (TCPS) üzerine ekilmiştir. 7 gün sonra, SEM kontrol TCPS karşı PLAĞA hücresel yapışma karşılaştırmak için gerçekleştirildi. Hücresel morfoloji İmmunofloresans boyama kullanılarak değerlendirildi. SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) mikrograflan hücreleri büyüdü ve PLAĞA ve TCPS yüzeylerde hem yapıştırılır ve 7 gün sonra tüm yüzeyler üzerinde birleştirilebilmeli olduğunu gösterdi. İmmünofloresan boyama, normal olmayan vurguladı morfolojik gösterdiher iki yüzeyde al desen. Bu teknik ACL yenilenme ve yeniden yapılanma uygulamaları için umut verici.

Introduction

Ön çapraz bağ (ACL) diz sık yaralanan eklem içi bağ olduğunu. Yaklaşık 200.000 (ACL) yaralanmaları ABD'de yıllık olarak rapor edilmiştir. Ortopedik rekonstrüktif cerrahi 1,2,3,4 için ACL yaralanması opt yaşayan hastaların% 75 üzerinde. Cerrahi girişim nedeniyle sık sık doğal olarak zayıf iyileşme potansiyeli 3 belirtilir. ACL yeniden tipik olarak bir otogreft veya allogreft tendon vasıtasıyla gerçekleştirilir. Onlar yüksek başarı oranları ve primer sütür onarımı, diğer tedavi seçeneği övünme gibi otogreft ve allogreft rekonstrüksiyonu için altın standardı temsil, 94'e kadar% 5,6,7 başarısızlık oranları göstermiştir.

ACL Kısmi gözyaşları tüm ACL yırtığı 8% 28 10% temsil eder. Prospektif bir çalışmada, Noyes ve ark. Daha ACL yarısından etkileyen kısmi gözyaşları ile hastaların% 50 sonra ACL yetmezliği tamamlamak için olmayan ilerledi tahminoperatif tedavi 9. Diğer çalışmalar kalıcı istikrarsızlığa rapor ve yaralanma öncesi aktivite düzeyi 9,10,11,12,13 dönmek mümkün hastaların az% 30 ile fonksiyonu azalmıştır. Tedavi seçenekleri sınırlıdır ve muhafazakar modaliteleri, kalan ACL termal büzülme ya da ACL rekonstrüksiyon içerir. Son zamanlarda, Augmented primer onarım ilgi artmış oldu. Bu teknikler primer sütür onarımı 14 geliştirmek için biyolojikleri kullanın. Son araştırmalar, mezenkimal gibi hacl, greft sınırlamaları aşmak için 31,32 kök hücreleri elde edilen fakat bu hücrelerin geçerliliği ve etkinliği halen bilinmemektedir hasat için çalıştı. Doku mühendisliği uygulamaları için ideal bir hücre kaynağı hacl fibroblast hücreleri kaynaklı olmayan mesechymal gibi görünüyor.

Mevcut araştırma, uygun bir matris malzeme ve mühendislik iskele için hücre kaynağı belirlenmesi üzerine odaklanmıştır. Bu su gibi atılacak bir yırtık ACL için standart bir prosedür olduğunurekonstrüksiyonu ameliyatı sırasında rgical atık, ancak, bu bozuk bağ ACL değiştirme tasarlanmış ideal doku geliştirmek ve artırmak için gerekli hücrelerin edinimi için kaliteli bir kaynak olabilir. Bizim laboratuvar Bu hasat hacl türetilen hücrelerin in vitro genişlemesi için bir protokol geliştirilmiştir. Hacl türetilen hücreler ile aşılanmış bir mühendislik 2D matrisini kullanarak, potansiyel olarak kısmi ACL onarım artırmak ve yırtık ligament güçlendirmek olabilecek bir yama tasarladık.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1.. Cerrahi Alma

Not: Bir İDD onay ACL rekonstrüksiyon cerrahisi sırasında ACL güdük toplamak için elde edilmiştir. Kullanılan ACL güdük genel cerrahi atık olarak atılır olduğu gibi KİK muafiyet verildi. 20 hasta ACL güdük toplamak için kullanılmıştır.

  1. Hastaya kurumun protokol başına genel anestezi ve ameliyat öncesi antibiyotik uygulayın.
  2. Turnike uygulamak ve sistolik kan basıncı üzerinde 100 mg şişirmek.
  3. Sırtüstü pozisyonda hastayı yerleştirmek. 5 mm portalı için 30-45 ° fleksiyonda diz yatay anterolateral kesi yapmak ve 30 ° suprapatellar içine artroskopik trokarı ve kamera takın.
  4. Bir rutin tanısal artroskopi gerçekleştirin.
  5. Bir çentik girin ve yırtık ACL üzerinde membranöz sinovyumlu bileştireceğim.
  6. ACL güdük tanımlamak için 4,5 mm tıraş makinesi ve ablator kullanın.
  7. Birden SPE toplamak için düz acı bir safra kesesi kullanınkalan ACL güdük cimens.
  8. Steril bir kap içinde, normal tuzlu su içinde örnek koruyun.
  9. Çözme ve laboratuvar tesis nihai teslimat için patolojiye örnekleri gönderin.
  10. Hastayı kurtarmak ve kurumun protokol başına gibi post-operatif bakım gerçekleştirin.

2.. Doku Sindirim ve hacl İzolasyon

  1. Steril tuzlu su / PBS ile bir petri tabağına konulacak patoloji alınan insan ACL doku aktarın (Fosfat tamponlu serum fizyolojik).
  2. 1-2 mm 3 adet steril makas kullanılarak doku kıyma ve tuz ile en az 3 kez kıyılmış doku yıkayın.
  3. DMEM/F-12% 0.4 Kollajenazının 37 ° C'de 4-6 saat boyunca% 10 fetal sığır serumu (FBS) ve% 1 Penisilin / Streptomisin ile desteklenmiş (50/50, 1x), orta ile kıyılmış doku Digest
  4. 5 dakika boyunca 1000 x g'de santrifüj ve hücreler daha sonra ortam içinde tekrar süspansiyon hücreleri.
  5. S daha sonra, 2-3 defa ortamı ile yıkayın ve hücrelerineed / 2-3 gün boyunca T-25 şişelerinde kültürü.

3.. Hücresel Genişleme, Donma ve Çözülme

  1. Bir T-25 balonuna 2-3 gün süre ile kültüre hücreleri görselleştirmek için bir ışık mikroskobu kullanarak.
  2. DMEM/F-12 içinde 37 ° C'de hücreleri,% 10 fetal sığır serumu (FBS) ve% 1 Penisilin / Streptomisin (P / S) ile desteklenmiş (50/50, 1x) orta koruyun.
    Not: Hücreler bağlılık ve standart morfolojisini göstermek zaman medya değiştirin. Hücreleri gözlemlemek için bir ışık mikroskobu kullanın.
  3. 7. günde (~ 1.3 X 10 6 hücre / şişe) PBS ile konfluent hücreler yıkanır. Tripsin (0.5 g / L) ilave edin ve 5 dakika boyunca 37 ° C'de hücreler inkübe edin. Tripsin nötralize etmek için askıya hücrelere ortam ekleyin. Üç T-25 şişeler arasındaki medya-hücresi karışımı bölün.
  4. Tripsin (0.5 g / L) ekleyin, PBS ile yıkayın konfluent hücreler ve DMSO, FBS ve tam ortam içeren ortam dondurma bunları tekrar süspansiyon içinde (DMEM/F-12 orta +% 10 FBS +% 1 P / S) oranı 01:02:07.
  5. Mağazahücreler daha uzun süreler için depolanan olması durumunda, hücreler bir ay içinde kullanılır ve sıvı nitrojen içinde olması durumunda -80 ° C de kriyojenik şişeler.
  6. Yeniden kullanım için bir 37 ° C su banyosu içinde şişeleri çözülme.
    Not: Genellikle% 90-95 hücreleri hayatta.

4. 2-D Poly Laktik-ko-glikolik asit (PLAĞA) İskele Engineered Doku Fabrikasyon

  1. Bir 20 mL sintilasyon şişesine 12 ml diklorometan içinde 1 g PLAĞA çözülür ve sabit bir hızda (800 rpm) ile 8 saat için bir çözüm vorteks.
    Not:. Gupta et al, 15 Ayrıntılı açıklaması
  2. Florlu koruma kağıdı ile kaplı cam bir Petri tabağına için çözünmüş çözelti aktarın.
  3. 30 dakika boyunca bir vakum başlık altında Petri tabağına yerleştirin. Gece boyunca oda sıcaklığında ve daha sonra -20 ° C'de Petri kabı bırakın. Polimerin ince filmler elde etmek için çözücünün buharlaşmasını sağlamak üzere tam liyofilizerde Petri kapları yerleştirin.
  4. Polimer fi yerleştirin24 saat boyunca bir kurutucu içinde LMS.
  5. 12 mm çapında dairesel bir disk halinde polimer filmler kesin ve gerekli olana kadar bir kurutucuda saklayın.

5.. Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM)

  1. Hücreler (50.000 hücre / disk) yıkayın tohumlanma 7 gün daha sonra, PBS ile kontrol TCPS ile PLAGA yapı iskeleti üzerine serpildi.
  2. Hücreleri düzeltmek ve sonrası tespiti için 0.1 M kakodilat tampon içinde% 2.5 OsO 4 0.1 M kakodilat tampon içinde% 1.5 Glutaraldehit kullanın.
  3. 0.1 M kakodilat tampon ile sabitleştirilmiş hücreler yıkanır. 15 dakika her biri, ve bir gece boyunca heksametildisilazan (HMDS) içinde daha kuru için seri etanol su kaybı (% 50,% 70,% 80,% 90 ve% 100) ile sabitleştirilmiş hücreler kurutun.
  4. Düğme vana ile SEM püskürtmeli kaplama sisteminin odasına havalandırma ve üst plakasını kaldırın.
  5. Odası içinde kurutulmuştur numuneler. Üst plaka indirin.
  6. Odasını boşaltılması başlatmak için pompa kontrol düğmesini açın.
  7. Açık argon sızıntı valfi. Bekleyinvakum 0,05 mbar düşmesi için.
  8. Altın / Palladium ince bir tabaka (0,13 nm) ile kaplayın kurutuldu örnekleri.
  9. Kapalı konumuna argon sızıntı valfi döndürür.
  10. Off kontrol düğmesini açın.
  11. Düğme vanalı bölmesinin havalandırılması ve üst plakayı kaldırın.
  12. Örnekleri çıkarın ve 24 saat boyunca bir kurutucu saklayın.
  13. Bir taramalı elektron mikroskobu altında örnekleri gözlemlemek.

6.. İmmünofloresan Boyama

  1. Hücreler (50.000 hücre / disk) yıkayın tohumlanma 7 gün daha sonra, PBS ile kontrol TCPS ile PLAGA yapı iskeleti üzerine serpildi.
  2. 10 dakika boyunca% 70 etanol (soğuk) kullanarak hücreleri düzeltildi.
  3. PBS, 20 dakika boyunca,% 0.05 Triton X-100 olan% 1 Sığır Serum Albümini (BSA) ile, oda sıcaklığında sabit hücreleri inkübe edin.
  4. 20 dakika boyunca oda sıcaklığında% 1 Tween içindeki örnekleri bırakın.
  5. Fare monoklonal anti-β-aktin antikoru (1:400) ekleyin ve overnigh hücreleri inkübe4 ° C'de t
  6. % 0.05 Tween ile yıkayın. Hücrelere ikincil antikor (anti-fare F (ab 'keçi), bir floresan sonda, 1:400 ile konjuge edilmiş IgG 2 fragmanı) ilave edin ve oda sıcaklığında 1 saat boyunca inkübe edilir.
  7. Hücrelerin PBS ile yıkayın. Nükleer leke ile hücreleri leke ve Gliserin% 80 kullanarak monte edin.
  8. Konfokal mikroskop altında hücreleri dikkate alınmalıdır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Cerrahi alma, Doku sindirimi ve insan ön çapraz bağ (hacl) türetilmiş hücreler izolasyonu için çalışma modeli, Şekil 1 'de gösterilmiştir. Eksplantlar göç ve T-25 şişelerinde yapışmış hücreler. Bu hücreler, 3 gün süreyle kültürlendi ve sonra da bir ışık mikroskobu (Şekil 2) altında görselleştirilmiştir. Bir sık ​​tek tabaka 7 gün ile elde edilmiştir. Sağlıklı, yaşayabilir hücrelerin varlığı hacl türetilen hücrelerin başarılı alma ve kültür gösterilir.

PLAĞA ve TCPS yüzeyine Hücresel bağlanma SEM ile kalitatif olarak belirlenmiştir. Her bir polimer yüzeyi üzerinde hacl kaynaklı hücre yapışmasını 3 sergiler ve çoğalmasını Şekil. Hücresel izdiham PLAGA ve TCPS gözlendi.

Hücresel morfoloji ve yapışma analiz immunofloresan boyama ile tespit edildi. β-aktin boyama hacl türetilmiş hücreler bağlı olduğunu göstermiştird ve PLAGA ve TCPS hem yüzeyi üzerine çoğaldı. 4 nolu polimerik bağlılık Şekil ve hacl hücrelerin, normal olmayan vurguladı görünüm extenuates.

Şekil 1
Şekil 1. Cerrahi alımı, doku sindirim ve ACL rekonstrüksiyon cerrahisi sırasında doku mühendisliği uygulamaları. Boyunca yaralı Ön Çapraz Bağ (ACL) hücrelerin izolasyonu dahil adımların şematik, kalan (cerrahi atık) ACL güdük toplanır ve tuzlu su içinde depolanır. Toplanan ACL güdük 1-2 mm 3 adet inceltilmiş ve tuzlu su ile yıkanır. Kıyılmış ACL DMEM/F-12 ortamı içinde% 0.4 kollajenaz çözeltisi ile sindirilmektedir. Hücreler daha sonra, yeniden süspansiyona alınmış ve santrifüjlenmiş kültürlenirDMEM/F-12 ortamı 37 ° C'de ° C.

Şekil 2,
Işık mikroskobu (10X at ve 20X zoom) kullanılarak çekilen Şekil 2.. İnsan Ön Çapraz Bağ kökenli hücreler. Iğ veya uzamış şekilli hücreler kültür 3 gün sonra T-25 şişe yüzeyinde büyüyen görüldü.

Şekil 3,
Şekil 3,. (100X, 300X ve 1000 X büyütme) ve PLAĞA kontrol TCPS üzerinde kültürlenmiş insan Ön Çapraz Bağ edilen hücre SEM mikrografları. Yapışmış hücreler, büyümüş ve PLAĞA ve th tüm yüzey üzerinde birleşenee TCPS kontrol.

Şekil 4,
Konfokal mikroskop (10X 3.1 zoom) kullanılarak çekilen Şekil 4.. İmmünofloresan boyama görüntüler. İnsan Ön Çapraz Bağ kökenli hücreler β-aktin (yeşil) ve nükleer (mavi) boya ile boyandı. Yapıştırılır hücreleri, büyüdü ve deneysel (PLAGA) ve kontrol (TCPS) yüzeyleri hem de normal olmayan vurguladı morfoloji sergiledi.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Bu hACL/2D iskele çalışmanın temel amacı, kısmi ACL yırtığı primer onarım artırmak için bir yama elde edilen hücrelerin kullanımı oldu. Kısmi ACL yırtığı nonoperatif immobilizasyon, korse, ilerici bir rehabilitasyon programı ve düzenli izlem değerlendirme 13,16,17 kısa bir süre içerebilir. Ancak, birçok çalışma sporcular konservatif tedavi kötü sonuçlar ve başarısızlık ile ilişkili olduğunu göstermektedir. Buckley ve ark. Orta takipte kısmi ACL yırtığı olan 25 hasta değerlendirildi ve hastaların sadece% 44 yaralanma öncesi düzeyde spor devam, ve% 72 etkinlik ile ilgili belirtiler 8 rapor bulundu. Bak vd. 5.3 yıllık ortalama için izole kısmi ACL yırtığı olan 56 hasta takip ve hastaların sadece% 30 yaralanma öncesi faaliyetlerden 10 devam. Fritschy vd. Kısmi ACL yırtığı olan 43 hastanın 18 5-yıllık takipte tarafından rüptürü tamamlamak ilerledi bulundu11. Bu çalışmalar kısmi ACL gözyaşı tedavisi ve onarmak için yenilikçi teknikleri için bir ihtiyaç göstermektedir.

Bu çalışmanın amacı, insan ACL (hacl) hücreler hasat edildiği yeni bir teknik, bir mühendislik iskele için kültürlenmiş ve sergilenen yapışma göstermiştir bir protokol geliştirmekti. Bu teknik Rekonstrüksiyon için gelecekteki araştırmaların geniş bir dizi için potansiyel bir hücre kaynağı sağlamak için güvenilir ve tekrarlanabilir yoldur. Daha önceki çalışmalarda 31,32 özgü, hacl türetilmiş hücreler cerrahi atıklardan elde edilmiş ve non-mezenkimal hacl fibroblast hücrelerinden oluşan temsil eder.

Bu çalışmada, non-mezenkimal hacl türetilmiş hücreler, in vitro olarak genişletilebilir ve doku mühendisliği iskeleleri yetiştirilen rekonstrüktif prosedürler sırasında elde edilen dokudan izole edilmiştir. Hücresel yapışma ve morfolojisi sonra iskele yüzeyinde biyouyumluluk onaylamak için yapıldı. Gelecekteki çalışmalar daha nereye sunmalıbu izole edilmiş hücrelere karakterize etmek için, (FACS) gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) ve floresans ile aktive edilmiş hücre gibi ntitative proliferasyon analizi. Buna ek olarak, sayısal çoğalma analizi izole hacl hücreler üzerine iyi büyür biyomalzeme hangi sınıfını belirlemek için kullanılmalıdır.

Bu hacl hücrelerin kantitatif analiz eksikliği, bu çalışmanın önemli bir kısıtlamadır. Ancak, bu bir ön çalışma olduğunu ve bu çalışmanın amacı, sadece izole ve hacl türetilmiş hücreleri genişletmek oldu. Bundan sonraki çalışmalar, gerçek zamanlı PCR ve FACS kullanılarak bu hücrelerin hücre çoğalması çalışmaları ve karakterizasyonu içerecektir. Bu çalışmanın bir diğer sınırlaması zaman miktarı kültür hücreleri gerekli olan ve iki cerrahi prosedürleri geçmesi için hasta gerektirecek yama içine dahil olmasıdır. Ayrıca, sinovyal sıvıda hayatta kalmak için, bu insan kaynaklı ACL hücrelerinin yeteneği kanıtlanmamıştır. Gelecek çalışmalarsinovyal sıvı varlığında bir doku mühendisliği yapısı üzerinde çoğalmaya hacl yeteneğini değerlendirmek gerekir.

Bu protokol, dikiş ve 2 boyutlu iskele vasıtasıyla kısmen parçalanmış ACL onarımı için izin verir. Bu protokol, yara için hacl fibroblastlar için bir dağıtım sistemi sağlar ve aynı zamanda sinoviyal sıvıdan hücreleri korur. Bu ACL rekonstrüksiyonu ile ilgili morbiditelerin kaçınarak, ACL kısmi bir yırtılma fonksiyonel onarım ve şifa izin verebilir. Bu teknik, umut verici sonuçlar gösteriyor ve gelecekte soruşturma ACL onarım ve yeniden inşası için bu tekniğin potansiyelini gösterecektir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar, hiçbir rakip mali çıkarlarını olmadığını beyan ederim.

Acknowledgments

Yazarlar başlangıç ​​fonu ve Southern Illinois Üniversitesi Tıp Fakültesi'nden cerrahi araştırma hibe bölümünü kabul etmek istiyorum; ve Memorial Tıp Vakfı hibe.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Petri dish Fisher Scientific 08-757-103C
Phosphate Buffered Saline (PBS) Fisher Scientific BP3994
Collagenase Gibco 17018-029 Store at 4 °C
DMEM/F-12 Cellgro 10-092-CV Store at 4 °C. Warm in 37 °C water bath before use.
Fetal Bovine Serum (FBS) Gibco 10082 Store at -80 °C
Penicillin/Streptomycin Lonza 17-602E Store at 4 °C
Centrifuge Tubes- 15 ml Corning 430790
T-25 flasks BD Falcon 3013
Trypsin-Versene mixture Lonza 17-161E Store at 4 °C. Warm in 37 °C water bath before use.
DMSO Fisher Scientific BP231-100 Combustible liquid. Can cause skin, eye and respiratory tract irritation.
Cryogenic vials Corning 430489
PLAGA Purac Biomaterials Purasorb PLG8523 Store at -80 °C
TCPS disks Fisher Scientific 12-545-82
Dichloromethane Fisher Scientific AC36423-0010 Possible cancer hazard. Store in a dry, cool place.
Bytac paper Saint gobin performance plastics 1420652
Scintillation vial Fisher Scientific 03-339-21G
Bovine Serum Albumin (BSA) Sigma Aldrich A7906 Store at 4 °C
Tween Fisher Scientific BP337-500
mouse Anti-β-actin antibody (1° Ab) Sigma Aldrich A5441 Store at -20 °C
goat-anti-mouse antibody (2° Ab) Cell Signaling 4408 Store at -20 °C
Hoechst dye Sigma Aldrich 14530 Store at -20 °C
Glycerol Fisher Scientific BP229-1
Glutaraldehyde Fisher Scientific BP2547-1 Toxic by inhalation and if swallowed. Causes burns by all exposure routes.
Hexamethyldisilazane Fisher Scientific AC43085-1000 Flammable liquid and vapor. Causes burns by all exposure routes.
Sterile Scissors McKesson 25-716
Centrifuge Eppendorf 5804R
Light Microscope Olympus CK40
Water Bath Thermo scientific 2845
Vortex Labnet VX-200
Glass Petri plates fisher Scientific S31473
Acu-Punch Acuderm Inc. P1225 Acu-Punch was used to cut 12 mm disks
Cacodylate buffer Sigma Aldrich 97068 Flammable liquid, carcinogen and irritant.
Osmium tetraoxide Sigma Aldrich 201030 Highly toxic
Triton X-100 Sigma Aldrich T8787 Harmful if swallowed
Ethanol Decon Labs 2705 Keep away from heat, sparks, flame and other form of ignition.
General/regional Anesthesia Amphastar pharmaceuticals 1% Lidocaine, 0.25% Bupivacaine,Anesthetic agents for induction and maintenance
Antibiotics Hospira 0409-0805-01 Ancef 1 g i.v.
Arthroscopy trocar Smith and Nephew
Arthroscopy Camera Smith and Nephew
Arthroscopic grasper and bitter Arthrex
4.5 mm shaver Arthrex
Interference Screws Arthrex stainless steel screws
Sputter Coater Polaron E5400

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Johnson, R. J. The anterior cruciate ligament: A dilemma in sports medicine. Int J Sports Med. 3, 71-79 (1982).
  2. Owings, M. F., Kozak, L. F. Ambulatory and inpatient procedures in the United States, 1996. Vital Health Stats. 13, 1-119 (1998).
  3. Frank, C. B., Jackson, D. W. The science of reconstruction of the anterior cruciate ligament. J Bone Joint Surg Am. 79, 1556-1576 (1997).
  4. Miyasaka, K. C., Daniel, D. M., Stone, M. L., Hirshman, P. The incidence of knee ligament injuries in the general population. Am J Knee Surg. 4, 3-8 (1991).
  5. Taylor, D. C., Posner, M., Curl, W. W., Feagin, J. A. Isolated tears of the anterior cruciate ligament: over 30 year follow-up of patients treated with arthrotomy and primary repair. Am J Sports Med. 37 (1), 65-71 (2009).
  6. Liljedahl, S. O., Lindvall, N., Wetterfors, J. Early diagnosis and treatment of acute ruptures of the anterior cruciate ligament: a clinical and arthrographic study of forty-eight cases. J Bone Joint Surg Am. 47, 1503-1513 (1965).
  7. Oensten, M., Lysholdm, J., Gillquist, J. Suture of fresh ruptures of the anterior cruciate ligament: A 5 year follow up. Acta Orthop Scan. 55, 270 (1984).
  8. Buckley, S. L., Barrack, R. L., Alexander, A. H. The natural history of conservatively treated partial anterior cruciate ligament tears. Am J Sports Med. 17 (2), 221-225 (1989).
  9. Noyes, F. R., Mooar, L. A., Moorman, C. T. 3rd, McGinnis, H. G. Partial tears of the anterior cruciate ligament. Progression to complete ligament deficiency. J Bone Joint Surg Br. 71 (5), 825-833 (1989).
  10. Bak, K., Scavenius, M., Hansen, S., Norring, K., Jensen, K. H., Jorgensen, U. Isolated partial rupture of the anterior cruciate ligament. Long term followup of 56 cases. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 5 (2), 66-71 (1997).
  11. Fritschy, D., Panoussopoulos, A., Wallensten, R., Peter, R. Can we predict the outcome of a partial rupture of the anterior cruciate ligament? A prospective study of 43 cases. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 5 (1), 2-5 (1997).
  12. Sommerlath, K., Odensten, M., Lysholm, J. The late course of acute partial anterior cruciate ligament tears. A nine to 15 year follow-up evaluation. Clin Orthop. , 281-2152 (1992).
  13. Barrack, R. L., Buckley, S. L., Bruckner, J. D., Kneisl, J. S., Alexander, A. H. Partial versus complete acute anterior cruciate ligament tears: the results of nonoperative treatment. J Bone Joint Surg Br. 72 (4), 622-624 (1990).
  14. Murray, M. M. Current status and potential of primary ACL repair. Clin Sports Med. 28 (1), 51-61 (2009).
  15. Gupta, A., et al. Single walled carbon nanotube composites for bone tissue engineering. J Orthop Res. 9, 1374-1381 (2013).
  16. Fruensgaard, S., Johannsen, H. V. Incomplete ruptures of the anterior cruciate ligament. J Bone Joint Surg Br. 71, 526-530 (1989).
  17. Sandberg, R., Balkfors, B., Nilsson, B., Westlin, N. Operative versus non-operative treatment of recent injuries to the ligaments of the knee. A prospective randomized study. J Bone Joint Surg Am. 69, 1120-1126 (1987).
  18. Lamar, D. S., Bartolozzi, A. R., Freedman, K. B., Nagda, S. H., Fawcett, C. Thermal modification of partial tears of the anterior cruciate ligament. Arthroscopy. 21 (7), 809-814 (2005).
  19. Indelli, P. F., Dillingham, M. F., Fanton, G. S., Schurman, D. J. Monopolar thermal treatment of symptomatic anterior cruciate ligament instability. Clin Orthop. 407, 138-147 (2003).
  20. Smith, D. B., Carter, T. R., Johnson, D. H. High failure rate for electrothermal shrinkage of the lax anterior cruciate ligament: a multicenter follow-up past 2 years. Arthroscopy. 24 (6), 637-641 (2008).
  21. Buda, R., Ferruzzi, A., Vannini, F., Zambelli, L., Di Caprio, F. Augmentation technique with semitendinosus and gracilis tendons in chronic partial lesions of the ACL: clinical and arthrometric analysis. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 14 (11), 1101-1107 (2006).
  22. Sekiya, J. K., Golladay, G. J., Wojtys, E. M. Autodigestion of a hamstring anterior cruciate ligament autograft following thermal shrinkage: a case report and sentinel of concern. J Bone Joint Surg Am. 82 (10), 1454-1457 (2000).
  23. Farquharson-Roberts, M. A., Osborne, A. H. Partial rupture of the anterior cruciate ligament of the knee. J Bone Joint Surg Br. 65, 32-34 (1983).
  24. Rue, J. P., Ghodadra, N., Bach, B. R. Jr Femoral tunnel placement in single-bundle anterior cruciate ligament reconstruction: a cadaveric study relating transtibial lateralized femoral tunnel position to the anteromedial and posterolateral bundle femoral origins of the anterior cruciate ligament. Am J Sports Med. 36, 73-79 (2008).
  25. Carey, J. L., Dunn, W. R., Dahm, D. L., Zege, S. L., Spindler, K. P. A systematic review of anterior cruciate ligament reconstruction with autograft compared with allograft. J Bone Joint Surg. 91, 2242-2450 (2009).
  26. Murray, M. M., Martin, S. D., Martin, T. L., Spector, M. Histological changes in the human anterior cruciate ligament after rupture. J Bone Joint Surg Am. 82, 1387-1397 (2000).
  27. Andrish, J., Holmes, R. Effects of synovial fluid on fibroblasts in tissue culture. Clin Orthop Relat Res. (138), 279-283 (1979).
  28. Murray, M. M., Spindler, K. P., Ballard, P., et al. Enhanced histologic repair in a central wound in the anterior cruciate ligamentwith a collagen-platelet-rich plasma scaffold. J Orthop Res. 25, 1007-1017 (2007).
  29. Carter, T. R. Anterior cruciate ligament thermal shrinkage. Clin Sports Med. 21, 693-700 (2002).
  30. Perry, J. J., Higgins, L. D. Anterior and posterior cruciate ligament rupture after thermal treatment. Arthroscopy. 16, 732-736 (2000).
  31. Cheng, M. T., Yang, H. W., Chen, T. H., Lee, O. K. Isolation and characterization of multipotent stem cells from human cruciate ligaments. Cell Prolif. 42 (4), 448-460 (2009).
  32. Matsumoto, T., et al. Isolation and characterization of human anterior cruciate ligament-derived vascular stem cells. Stem Cells Dev. 21 (6), 859-872 (2012).

Tags

Biyomühendislik Sayı 86 Ön Çapraz Bağ Doku Mühendisliği hacl kökenli hücreler PLAĞA, ACL kısmi gözyaşları
Cerrahi Alma, İzolasyon ve<em&gt; In vitro</em&gt; Doku Mühendisliği Uygulamaları için İnsan Ön Çapraz Bağ-türevli Hücreleri Genişleme
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Gupta, A., Sharif, K., Walters, M.,More

Gupta, A., Sharif, K., Walters, M., Woods, M. D., Potty, A., Main, B. J., El-Amin III, S. F. Surgical Retrieval, Isolation and In vitro Expansion of Human Anterior Cruciate Ligament-derived Cells for Tissue Engineering Applications. J. Vis. Exp. (86), e51597, doi:10.3791/51597 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter