The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Russian was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
1Department of Biomedical Engineering, Duke University, 2School of Medicine, Duke University, 3Department of Surgery, Duke University Medical Center, 4School of Medicine, University of Pennsylvania
Jantzen, A. E., Lane, W. O., Gage, S. M., Haseltine, J. M., Galinat, L. J., Jamiolkowski, R. M., et al. Autologous Endothelial Progenitor Cell-Seeding Technology and Biocompatibility Testing For Cardiovascular Devices in Large Animal Model. J. Vis. Exp. (55), e3197, doi:10.3791/3197 (2011).
1. Эндотелиальных клеток-предшественников изоляции
2. Титан трубкой
3. Устройство Посевная и сборки компонентов
4. EPC-посев Ti внутренней поверхности трубки
5. Имплантация Ti трубку в свиной нижней полой вены
6. Эксплантации Ti трубки
7. Фиксация и визуализации внутренней поверхности Ti
8. Представитель результаты:
После выполнения этого протокола, врачи и ученые могут endothelialize твердые структуры трубки с аутологичной крови полученных эндотелиальных клеток-предшественников в модель большого животного. Рисунок 2 показывает, что ЕРС изолированы с помощью нашего метода выглядят как колонии с булыжником морфологии приблизительно через 7 дней культуры. Наши посева Устройство, изображенное на рисунках 5 и 6 позволяет медленное вращение трубы Ti заполнены EPC подвески и приводит к равномерное покрытие внутренней поверхности трубки в стерильных условиях 9.
Наши операции имплантации позволяет испытывать склонность биоматериалов, таких как Ti, развития тромбоза в модель большого животного. Мы обнаружили, что свиньи переносят эту процедуру, и что это имплантация может быть достигнуто только с минимальной потерей крови и без нарушения слоя EPC.
т "> Рисунок 7 показывает, что голые трубки Ti полностью закрывает, тогда как наш EPC картонных трубки остается патент даже в условиях низких протромботическое сдвиг нижней полой вены. Кроме того, наличие вырожденных слоя флуоресцентно-меченых клеток подтверждает Успех этого метода, как показано на рисунке 8.
Рисунок 1. Схема аутологичных эндотелиальных клеток-предшественников (EPC) посева эксперимента. Во-первых, периферическая кровь берется из свиньи. Далее, ЕРС изолированы от крови и расширена в культуре. ЕРС затем используются для линии титана (Ti) трубки устройства, который затем имплантируется в нижней полой вены одного и того же свинья, из которого клетки были изолированы.

Рисунок 2. Представитель колонии ЕРС в области культуры, около 7 дней после изоляции процедуры (полученную с перевернутой Leica DMIL микроскоп с изображениями камеры и QCapture программного обеспечения).

Рисунок 3. Ti трубки разделы перед сборкой. Ti трубки разрезают на три равные секции продольно, а затем сократить до 4,5 см длиной. Внутренние поверхности раздела Ti полируются использованием дробилки скамьи и наждачной бумагой, чтобы удалить видимые ямы.

Рисунок 4. Ассамблея разделов Ti трубки ПВХ термоусадочные трубки (синий) и тепловые пушки. Ti разделы поддерживаются на обрабатываемой алюминиевой оправки, которая проходит через разделы Ti и соответствует размерам трубка Ti внутреннего диаметра.

Рисунок 5 Титан трубкой, с указанием всех компонентов:. Луер шапка, "головной убор", шприц силиконовые трубки, и Ti трубки ПВХ обертывание (синий). Ассамблея вместе взятые перед стерилизацией для хирургического использования.

Рисунок 6. Ti трубки посева установки внутри инкубатора, показывая двигателя, платформы, механически обработанные алюминий шприц держатель, Ti трубкой и 5 мл шприца. Примечание: Ассамблея показана без защитной оболочки стерильные для визуализации целей.

Рисунок 7. Представителю валового результатов имплантации хирургии. () End вида контроля голой металлической трубки Ti после имплантации в свиной нижней полой вены (НПВ). Труба просвет полностью окклюзии с твердым сгусток. (В) Конечные зрения EPC-посеян трубки Ti после имплантации. Труба просвет полностью патент и ясно. (С) расчлененный зрения контроля (голый) Ti трубку после 3 дня имплантации, показывающие степень тромбоза (эксперименты проводились до 3-х недель продолжительности с одинаковыми результатами).

Рисунок 8. ЕРС на поверхности трубки Ti следующие 3 дня имплантации (полученную с вертикально Leica DMRB микроскоп с QImaging QICAM монохромный цифровой камерой и изображение Pro Plus программного обеспечения). (А) Сливной клеток на поверхности показывает PKH26 перед операцией маркировки. (B) Сливной слой ЕРС. Красный: PKH26 перед операцией маркировки. Зеленый: EPC-PECAM пятно.
Метод клеточной посева труб Ti, представленные здесь позволяет врачам и ученым, чтобы быстро и равномерно endothelialize крови контактирующих поверхностей имплантируемых устройств. Так как мы изолировать и расширить ЕРС из периферической крови, никаких серьезных инвазивные процедуры, необходимые для сбора этих клеток. Более того, ЕРС являются аутологичных, поэтому риск любых иммунной реакции на клеточной посеяны имплантат устранены. Принципы продемонстрировал в своей протокол может быть использован не только для Ti трубы, но и для многих других биоматериалов, которые используются в сердечно-сосудистой медицины.
Критические шаги в этом протоколе тщательной очистки Ti трубы, как мы выяснили, что любой приверженец пленки загрязнений соблюдение ячейки компромиссов. Кроме того, низкая скорость вращения (обратно пропорциональна диаметру трубы) имеет важное значение во время посева процесс, например, что ЕРС может медленно адаптироваться и придерживаться поверхности трубки Ti находится в движении.
Наш метод посева непосредственно перед имплантацией избегает непрактично раз естественных бывший культуры, клетки придерживаться индивидуально и поздняя форма вырожденная лист в естественных условиях, не допуская возможности эмболизации, как лист сразу же после восстановления потока. Наши предыдущие исследования показали, что когда-то ЕРС выросли до сливной слой, они делают внеклеточного матрикса, к которым они твердо придерживаться, кроме того, свести к минимуму любые возможные отторжения эндотелиальных листа. Хотя возможность эмболии отряд не может быть полностью исключена, это, кажется, многократно снизить риск тромбоза, чем вся поверхность устройства, проблемы, что эта терапия направлена на предотвращение.
Наш подход к имплантации в низкой скорости сдвига, протромботическое среду нижней полой вены использует один из самых надежных больших моделей животных для исследования совместимости крови и тромбоз устройств 5,6. Заметим, что все ухода за животными и экспериментов был проведен в соответствии с Национальным институтом здравоохранения Руководство по уходу и использованию лабораторных животных, и только после одобрения Университета Дьюка Институциональные уходу и использованию животных комитета.
Для того чтобы успешно использовать этот метод имплантации биоматериалов для тестирования и устройств, важно, чтобы терпеливо скелетируют сегменте IVC и перевязывать все венозной ветви судов в рамках подготовки к устройству вставки, например, что ни кровотечение вокруг устройство берет свое начало в «ложный просвет. Другим важным шагом является добавление DPBS в устройстве просвета, что клетки на поверхности трубки внутри остаются влажными во время закрытия veinotomy а до реперфузии начинается. Если устройство не может быть найден в том месте, где он был имплантирован, он может мигрировать "вверх" в IVC. Это можно предотвратить путем размещения шва (4-O Prolene) через стенки вены и через 2 - 3 мм разделе трубы из ПВХ так, чтобы трубка прочно закрепились в его нынешнем месте. В случае, если исследователь не удается найти флуоресцентно предварительно меченых клеток показано на рисунке 8 после эксплантации в противном случае патент трубки, вполне вероятно, что клетки снимают как единое листа. Это можно предотвратить, очень нежный рассечение окружающие вены и рас-сборка 3 секции Ti трубки, после фиксации вены вместе с трубкой.
Наша технология обеспечивает доказательство правильности концепции для предотвращения сердечно-сосудистых тромбозов устройства через EPC-посева. Эта технология может быть использована в развитии "биогенные" имплантаты выстроились с пациентами собственных эндотелиальных клеток-предшественников. Технико-экономическое обоснование в нашей свиного животной модели предусматривает первые шаги к переводу этого «персонализированной медицины» в клинической практике.
Нет конфликта интересов объявлены.
Авторы хотели бы поблагодарить Leica Microsystems за ценные советы по визуализации разделов титана и Близнецы био-продукты для обеспечения свиной сыворотки, используемые в данном исследовании. Мы также хотели бы поблагодарить NIH за их поддержку через Грант "Аутологичная EPC подкладки для улучшения биосовместимости кровообращения помощи устройства", RC1HL099863-01. Кроме того, мы благодарны за поддержку Национального Научного Фонда исследований Высшей Братства Александра Jantzen. Мы также хотели бы поблагодарить Джорджа Быстрый, Майк Лоу и Ianthia Паркер за помощь многие аспекты хирургической процедуры и обращения наших животных исследования. Стивен Оуэн была неоценима в обработке многих частях нашего посева устройства и резки титановых труб.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Acepromazine | Boehringer Ingeheim | BIC670025 | NAC# 10280002 |
| Alconox Powered Precision Cleaner | Alconox, Inc. | 1104 | |
| Balfour Surgical Retractor | Adler | N/A | |
| Baytril | Bayer AG | APVMA 46028/0705 | |
| Butterfly Needle (19G) | Terumo Medical Corp. | SV19CLK | |
| Chlorhexidine | 3M | 9200 | |
| Clamps (45-degree) | Aesculap | FC339T | |
| DPBS (-/-) | GIBCO, by Life Technologies | 14190-144 | |
| DPBS (+/+) | GIBCO, by Life Technologies | 14040-133 | |
| DuraPrep | 3M | 8635 | |
| EBM-2 Medium | Lonza Inc. | CC-3156 | Base for both serum free and full growth medium |
| EGM-2 SingleQuots | Lonza Inc. | CC-3162 | Used with EBM-2 for both serum free and full growth medium |
| Electrocautery Tool | Valleylab | SurgII-20 | |
| Emery Cloth | 3M | 60-0700-0425-8 | 240 grit |
| Euthasol Euthanasia Solution | Virbac Animal Health | ANADA #: 200-071 | |
| Fentanyl Patch | Actavis | NDC # 67767-120-18 | |
| Flunixin | Merck & Co. | NAC #: 10470183 | |
| Foley Catheter (16F) | Bard | 730116 | |
| HBSS | Sigma-Aldrich | H8264-500ML | |
| Heat Gun | Milwaukee | 8988-20 | |
| Heparin | NDC #: 25021 | ||
| Histopaque-1077 | Sigma-Aldrich | H8889-500ML | |
| Intubation Tube | Mallinckrodt Baker Inc. | 86113 | |
| Isoflurane | MWI Veterinary Supply | NDC #13985-030 | |
| IV Catheter (18G) | BD Biosciences | 381547 | |
| Ketamine | Fort Dodge Animal Health | NDC #0856-2013 | |
| Level | Swanson | LLA001 | |
| Luer-Lock tip cap | CML Supply | 909-001 | |
| Marcaine | Hospira Inc. | NDC #: 0409-1560-10 | |
| Metzenbaum Scissors | Adler | N/A | |
| Micro-introducer (5F) | Galt | KIT 002-01 | |
| Mosquito Forceps | Adler | N/A | |
| Motor | Herbach and Rademan | H1-08 | |
| Oxymorphone | Endo Labs | NDC: 63481-624-10 | |
| PKH26 Dye Kit | Sigma-Aldrich | PKH26GL-1KT | |
| Porcine Serum | Gemini Bio Products | 100-115 | 2% concentration in full growth medium |
| Potts Scissors | Adler | N/A | |
| Precise Vista Skin Stapler | 3M | 3998 | |
| PVC Tubing | McMaster-Carr | 7132K117 | expanded ID 15.88 mm, recovered ID 7.95 mm |
| Right Angle Medium Size | Adler | N/A | |
| Scalpel Blade (#10-15) | Bard | 373910 | |
| Silicone Tubing | McMaster-Carr | 51735K26 | 16.64 mm OD, 9.52 mm ID |
| Syringe (5 cc) | BD Biosciences | 309603 | |
| Tegaderm | 3M | 90001 | |
| Three-way Stopcock | Kendall | 170060 | |
| Ti Tube | Tico Titanium | N/A | Specified as " OD, .065" wall, .370" ID, .1737 lbs/ft |
| Trypsin | Lonza Inc. | CC-5012 | |
| Trypsin Neutralizing Solution (TNS) | Lonza Inc. | CC-5002 | 0.03% |
| Vetropolycin | Pharmaderm Animal Health | NAC #: 12920110 | |
| Vicryl Suture (3-0) | Ethicon Inc. | J808T | |
| Water Bath Sonicator | Branson | B200 |