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Fabrication of Biologically Derived Injectable Materials for Myocardial Tissue Engineering

This protocol provides methods for the preparation of an injectable extracellular matrix (ECM) gel for myocardial tissue engineering applications.  ...

University of California, San Diego

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Myocardial tissue lacks the ability to significantly regenerate itself following a myocardial infarction, thus tissue engineering strategies are required for repair. Several injectable materials have been examined for cardiac tissue engineering; however, none have been designed specifically to mimic the myocardium. The goal of this study was to investigate the in vitro properties and in vivo potential of an injectable myocardial matrix designed to mimic the natural myocardial extracellular environment. Porcine myocardial tissue was decellularized and processed to form a myocardial matrix with the ability to gel in vitro at 37 degrees C and in vivo upon injection into rat myocardium. The resulting myocardial matrix maintained a complex composition, including glycosaminoglycan content, and was able to self-assemble to form a nanofibrous structure. Endothelial cells and smooth muscle cells were shown to migrate towards the myocardial matrix both in vitro and in vivo, with a significant increase in arteriole formation at 11 days post-injection. The matrix was also successfully pushed through a clinically used catheter, demonstrating its potential for minimally invasive therapy. Thus, we have demonstrated the initial feasibility and potential of a naturally derived myocardial matrix as an injectable scaffold for cardiac tissue engineering.

Naturally derived myocardial matrix as an injectable scaffold for cardiac tissue engineering.

Tissu myocardique n&#x26;#39;a pas la capacit&#xE9; de se r&#xE9;g&#xE9;n&#xE9;rer de fa&#xE7;on significative &#xE0; la suite d&#x26;#39;un infarctus du myocarde, ainsi strat&#xE9;gies de g&#xE9;nie tissulaire sont n&#xE9;cessaires &#xE0; la r&#xE9;paration. Plusieurs mat&#xE9;riaux injectables ont &#xE9;t&#xE9; examin&#xE9;s pour l&#x26;#39;ing&#xE9;nierie tissulaire cardiaque, mais aucun n&#x26;#39;a &#xE9;t&#xE9; sp&#xE9;cifiquement con&#xE7;u pour imiter le myocarde. L&#x26;#39;objectif de cette &#xE9;tude &#xE9;tait d&#x26;#39;enqu&#xEA;ter sur la propri&#xE9;t&#xE9;s in vitro et in vivo dans le potentiel d&#x26;#39;une matrice injectable du myocarde con&#xE7;u pour imiter l&#x26;#39;environnement naturel du myocarde extracellulaire. Porcine myocarde tissu a &#xE9;t&#xE9; d&#xE9;cellularis&#xE9;e et trait&#xE9; pour former une matrice du myocarde avec la capacit&#xE9; de gel d&#x26;#39;au moins 37 degr&#xE9;s vitro et in vivo C lors de l&#x26;#39;injection dans le myocarde des rats. La matrice r&#xE9;sultante du myocarde a maintenu une composition complexe, y compris le contenu des glycosaminoglycanes, et &#xE9;tait capable de s&#x26;#39;auto-assembler pour former une structure nanofibrous. Les cellules endoth&#xE9;liales et les cellules musculaires lisses ont &#xE9;t&#xE9; pr&#xE9;sent&#xE9;s &#xE0; migrer vers la matrice du myocarde &#xE0; la fois in vitro et in vivo, avec une augmentation significative de la formation art&#xE9;riole moins 11 jours apr&#xE8;s l&#x26;#39;injection. La matrice a &#xE9;galement &#xE9;t&#xE9; pouss&#xE9; avec succ&#xE8;s par le biais d&#x26;#39;un cath&#xE9;ter utilis&#xE9; cliniquement, ce qui d&#xE9;montre son potentiel pour la th&#xE9;rapie minimalement invasive. Ainsi, nous avons d&#xE9;montr&#xE9; la faisabilit&#xE9; et le potentiel initial d&#x26;#39;une matrice d&#x26;#39;origine naturelle du myocarde comme un &#xE9;chafaudage injectable pour l&#x26;#39;ing&#xE9;nierie tissulaire cardiaque.

D&#x26;#39;origine naturelle Matrice du myocarde Comme injectable &#xE9;chafaudage pour l&#x26;#39;ing&#xE9;nierie du tissu cardiaque

Myokardialem Gewebe fehlt die F&auml;higkeit, selbst nach einem Myokardinfarkt deutlich zu regenerieren, damit Gewebe technische Strategien zur Reparatur erforderlich sind. Mehrere injizierbare Materialien wurden f&uuml;r Herzgewebe Engineering gepr&uuml;ft; jedoch wurden keine entwickelt speziell auf den Herzmuskel zu imitieren. Ziel dieser Studie war es, zu untersuchen, die in-vitro-Eigenschaften und in-vivo Potenzial einer injizierbaren myokardialen Matrix entwickelt, um die nat&uuml;rliche myokardiale extrazellul&auml;re Umwelt zu imitieren. Porcine myokardialem Gewebe war decellularized und verarbeitet, um eine myokardiale Matrix mit der F&auml;higkeit, bei 37 Grad C in-vitro und in vivo bei Injektion in Ratte Myokard gel zu bilden. Die resultierende myokardiale Matrix eine komplexe Komposition, einschlie&szlig;lich Glykosaminoglykane Inhalte, gepflegt und konnte sich self-assemble um eine Nanofibrous-Struktur zu bilden. Endothelzellen und glatten Muskelzellen wurden gezeigt, in Richtung der myokardialen Matrix in vitro und in vivo mit einem deutlichen Anstieg der Arteriole-Formation bei 11 Tage Post-injection zu migrieren. Die Matrix war ein klinisch verwendeten Katheter, demonstriert das Potential zur minimal-invasiven Therapie auch erfolgreich durchgesetzt. So haben wir die anf&auml;nglichen Machbarkeit und das Potenzial einer nat&uuml;rlich gewonnene myokardialen Matrix als eine injizierbare Ger&uuml;st f&uuml;r Herzgewebe Technik demonstriert.

Nat&uuml;rlich abgeleiteten myokardialen Matrix als eine injizierbare Ger&uuml;st f&uuml;r Herzgewebe Engineering.

Tessuto miocardico manca la capacit&agrave; di rigenerarsi in modo significativo dopo un infarto del miocardio, cos&igrave; strategie di ingegneria dei tessuti sono necessari per la riparazione. Diversi materiali iniettabili sono stati esaminati per l&#39;ingegneria del tessuto cardiaco; Tuttavia, nessuna &egrave; stata concepita appositamente per imitare il miocardio. L&#39;obiettivo di questo studio era di indagare le propriet&agrave; in vitro e in vivo potenziale di matrice del miocardio iniettabile progettata per imitare il naturale ambiente extracellulare del miocardio. Porcino tessuto miocardico era decellularized e trattato per formare una matrice del miocardio con la capacit&agrave; di gel in vitro a 37 gradi C e in vivo su iniezione nel miocardio di ratto. La matrice risultante del miocardio mantenuto una composizione complessa, inclusi contenuti glicosaminoglicano e fu in grado di assemblarsi per formare una struttura nanofibrous. Le cellule endoteliali e cellule muscolari lisce sono state mostrate a migrare verso la matrice del miocardio sia in vitro che in vivo, con un aumento significativo nella formazione di arteriola a post-injection 11 giorni. La matrice &egrave; stato spinto anche con successo attraverso un catetere usato clinicamente, dimostrando il suo potenziale per la terapia minimamente invasiva. Cos&igrave;, abbiamo dimostrato la fattibilit&agrave; iniziale e il potenziale di matrice naturale derivata del miocardio come un&#39;impalcatura iniettabile per l&#39;ingegneria del tessuto cardiaco.

Naturalmente derivato del miocardio matrix come un&#39;impalcatura iniettabile per l&#39;ingegneria del tessuto cardiaco.

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&#xB530;&#xB77C;&#xC11C; &#xC870;&#xC9C1; &#xACF5;&#xD559; &#xC804;&#xB7B5;&#xC740; &#xC218;&#xB9AC;&#xB97C; &#xC704;&#xD574; &#xD544;&#xC694;&#xD55C;, &#xC2EC;&#xADFC; &#xC870;&#xC9C1;&#xC758; &#xBD80;&#xC871; &#xD06C;&#xAC8C; &#xC2EC;&#xADFC; &#xACBD;&#xC0C9;&#xC5D0; &#xB530;&#xB77C; &#xC790;&#xCCB4;&#xB97C; &#xB2E4;&#xC2DC; &#xC0DD;&#xC131; &#xD558;&#xB294; &#xAE30;&#xB2A5;. &#xC2EC;&#xC7A5; &#xC870;&#xC9C1; &#xACF5;&#xD559;;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xBA87; &#xC8FC; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xC7AC;&#xB8CC;&#xB97C; &#xAC80;&#xC0AC; &#xADF8;&#xB7EC;&#xB098;, &#xC544;&#xBB34;&#xB3C4; &#xC2EC;&#xADFC;&#xC744; &#xBAA8;&#xBC29; &#xD558;&#xB3C4;&#xB85D; &#xD2B9;&#xBCC4;&#xD788; &#xC124;&#xACC4; &#xB418;&#xC5C8;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC774; &#xC5F0;&#xAD6C;&#xC758; &#xBAA9;&#xD45C;&#xB294; &#xC0DD;&#xCCB4; &#xC678;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC18D;&#xC131; &#xBC0F; &#xAE30;&#xD0C0;-&#xC2EC;&#xADFC; &#xB9E4;&#xD2B8;&#xB9AD;&#xC2A4; &#xC790;&#xC5F0; &#xC2EC;&#xADFC; &#xC138;&#xD3EC; &#xC678; &#xD658;&#xACBD; &#xBAA8;&#xBC29; &#xD558;&#xB3C4;&#xB85D; &#xC124;&#xACC4; &#xB418;&#xC5C8;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;&#xC758; vivo&#xC5D0;&#xC11C; &#xC7A0;&#xC7AC;&#xB825;&#xC744; &#xC870;&#xC0AC; &#xD588;&#xB2E4;. &#xB3FC;&#xC9C0; &#xC2EC;&#xADFC; &#xC870;&#xC9C1; decellularized &#xB418;&#xC5C8;&#xACE0; 37&#xB3C4; C&#xC5D0;&#xC11C; &#xCCB4; &#xC678;&#xC640; &#xC950; &#xC2EC;&#xADFC;&#xC5D0; &#xC8FC;&#xC785;&#xC5D0; &#xB530;&#xB77C; vivo&#xC5D0;&#xC11C; &#xC824; &#xC218; &#xC2EC;&#xADFC; &#xB9E4;&#xD2B8;&#xB9AD;&#xC2A4;&#xB97C; &#xD615;&#xC131; &#xD558;&#xAE30; &#xC704;&#xD574; &#xCC98;&#xB9AC; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xACB0;&#xACFC; &#xC2EC;&#xADFC; &#xD589;&#xB82C; glycosaminoglycan &#xCF58;&#xD150;&#xCE20;&#xB97C; &#xD3EC;&#xD568; &#xD558; &#xC5EC; &#xBCF5;&#xC7A1; &#xD55C; &#xAD6C;&#xC131;&#xC744; &#xC720;&#xC9C0; &#xD558; &#xACE0; nanofibrous &#xAD6C;&#xC870;&#xB97C; self-assemble &#xC218; &#xC788;&#xC5C8;&#xB2E4;. &#xB0B4; &#xD53C; &#xC138;&#xD3EC;&#xC640; &#xD3C9;&#xD65C; &#xADFC; &#xC138;&#xD3EC; &#xC0DD;&#xCCB4; &#xC678; &#xBC0F; &#xC0DD;&#xCCB4; &#xC870;&#xAC74;, 11 &#xC77C; post-injection&#xC5D0;&#xC11C; arteriole &#xD615;&#xC131;&#xC5D0; &#xC0C1;&#xB2F9;&#xD55C; &#xC99D;&#xAC00;&#xC640; &#xC2EC;&#xADFC; &#xB9E4;&#xD2B8;&#xB9AD;&#xC2A4;&#xB97C; &#xD5A5;&#xD574; &#xB9C8;&#xC774;&#xADF8;&#xB808;&#xC774;&#xC158;&#xD560; &#xD45C;&#xC2DC; &#xD588;&#xB2E4;. &#xB9E4;&#xD2B8;&#xB9AD;&#xC2A4;&#xB97C; &#xD1B5;&#xD574; &#xC784;&#xC0C1;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xB418;&#xB294; &#xCE74; &#xD14C; &#xD130;, &#xCD5C;&#xC18C; &#xCE68; &#xC2B5; &#xCE58;&#xB8CC;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xC7A0;&#xC7AC;&#xB825;&#xC744; &#xBCF4;&#xC5EC;&#xC8FC;&#xB294; &#xC131;&#xACF5;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xCD94;&#xC9C4; &#xD588;&#xB2E4;. &#xB530;&#xB77C;&#xC11C;, &#xC6B0;&#xB9AC; &#xC2EC;&#xC7A5; &#xC870;&#xC9C1; &#xACF5;&#xD559;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xC8FC; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xBC1C;&#xD310;&#xC73C;&#xB85C; &#xCD08;&#xAE30; &#xD0C0;&#xB2F9;&#xC131;&#xACFC; &#xC790;&#xC5F0;&#xC2A4;&#xB7FD; &#xAC8C; &#xD30C;&#xC0DD; &#xB41C; &#xC2EC;&#xADFC; &#xB9E4;&#xD2B8;&#xB9AD;&#xC2A4;&#xC758; &#xC7A0;&#xC7AC;&#xB825;&#xC744; &#xC99D;&#xBA85; &#xD558;&#xACE0;&#xC788;&#xB2E4;.

&#xC2EC;&#xC7A5; &#xC870;&#xC9C1; &#xACF5;&#xD559;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xC8FC; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xBE44; &#xACC4;&#xB85C; &#xC790;&#xC5F0;&#xC2A4;&#xB7FD; &#xAC8C; &#xD30C;&#xC0DD; &#xB41C; &#xC2EC;&#xADFC; &#xB9E4;&#xD2B8;&#xB9AD;&#xC2A4;.

Tejido mioc&#xE1;rdico no tiene la capacidad de regenerarse a s&#xED; misma de manera significativa despu&#xE9;s de un infarto de miocardio, por lo tanto las estrategias de ingenier&#xED;a de tejidos son necesarios para su reparaci&#xF3;n. Varios materiales inyectables han sido examinados para la ingenier&#xED;a de tejido card&#xED;aco, sin embargo, ninguno de ellos ha sido dise&#xF1;ado espec&#xED;ficamente para imitar el miocardio. El objetivo de este estudio fue investigar la propiedades in vitro y en vivo el potencial de una matriz de miocardio inyectable dise&#xF1;ado para imitar el medio ambiente natural extracelular del miocardio. Porcino tejido mioc&#xE1;rdico se descelularizados y procesada para formar una matriz de miocardio con la capacidad de gel in vitro a 37 grados C y in vivo despu&#xE9;s de la inyecci&#xF3;n en rata miocardio. La matriz resultante de miocardio mantiene una composici&#xF3;n compleja, incluyendo el contenido de glicosaminoglicanos, y fue capaz de auto-ensamblan para formar una estructura de nanofibras. Las c&#xE9;lulas endoteliales y c&#xE9;lulas musculares lisas, se mostr&#xF3; a migrar hacia la matriz de miocardio, tanto in vitro como in vivo, con un incremento significativo en la formaci&#xF3;n arteriola menos 11 d&#xED;as despu&#xE9;s de la inyecci&#xF3;n. La matriz tambi&#xE9;n con &#xE9;xito empujado a trav&#xE9;s de un cat&#xE9;ter utilizado en la cl&#xED;nica, lo que demuestra su potencial para la terapia m&#xED;nimamente invasiva. Por lo tanto, hemos demostrado la viabilidad inicial y el potencial de una matriz de origen natural de miocardio como un inyectable andamio para ingenier&#xED;a tejido card&#xED;aco.

Pamela Schup-Magoffin

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