Name: Multi-Skala Modifikation von metallischen Implantaten mit Pore Farbverläufe, Polyelektrolyte und ihre indirekte Überwachung In vivo (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-07-01T12:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 19 s
Description: Lernen Sie die Multi-Skala-Modifikation metallischer Implantate mit Porengradienten und Polyelektrolyt-Filmen zur Steuerung des Zellverhaltens. Diese Methode ermöglicht die Entwicklung verbesserter Biomaterialien für die Geweberegeneration.

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Autoren danken Herrn Dr. Andre Walder und Nicolas Perrin für die Herstellung von Titan-Implantaten, K. Benmlih für den Aufbau der Teflonformen und Dr. G. Prevost danken für seine Hilfe bei Tierversuchen. Wir erkennen auch die Region Elsass und PMNA (Pole Materiaux et Nanowissenschaften d&#39;Alsace) für eine finanzielle Beteiligung.

1. Herstellung von Micropore Farbverläufe in Makroporöse metallischen Implantaten <ol><li> Reinigen der Implantate (z. B. Implantaten aus medizinischem Titan Perlen mit einem Größenbereich von 400-500 um, Neyco SAS, Frankreich hergestellt) mit Ethanol und dann beschallt in Aceton für 15 min. </li><li> Entwurf und Herstellung Teflonformen nach dem Implantat Größe und Form (Standardfunktionen Experimente, zylindrische Formen von 1,5 cm Durchmesser mit einer Höhe von 2 cm verwendet werden). Formen sollte modular, so dass die bestimmten Teile während der Extraktion entfernt werden. Eine solche Form Design sorgt für die Steuerung der Extraktion durch Erzwingen der Bewegung der Extraktionsflüssigkeit in einer gerichteten Art und Weise. </li><li> I) einen unteren Teil, um die Größe des Implantats zu bestimmen ii) ein Dorn und iii) einen äußeren Kern, der abnehmbar ist: für röhrenförmige Implantate zur Luftröhre zu ersetzen, sollte die Struktur aus drei Teilen zusammengesetzt sein. Auf diese Weise kann die Porengröße Gradienten von außen nach innen gebildet werden. </li> &lt;li&gt; Vorbereiten des synthetischen Polymer (PLLA)-Lösung: Für die Gefrier / Extraktion PLLA Lösung in einer binären Mischung aus Dioxan und Wasser (: v 87:13%, v) hergestellt werden muss. </li><li> Das Gemisch wird auf 60 ° C, um eine homogene Lösung zu erhalten. 60 ° C ausgewählt, da es die obere Grenze der Temperatur Widerstand für die KPG-Spritzen, die für die Einführung der Lösung in die Implantate verwendet werden muss, ist. </li><li> Wenn eine hohe Konzentration (≥ 6%), mit hohem Molekulargewicht PLLA-Lösungen verwendet werden, stellen die Lösung in das Implantat sofort nach dem Erhitzen. Ansonsten Gelierung der Lösung erfolgt ohne vollständige Eintauchen. </li><li> Berechnen des Volumens des erforderlichen Polymerlösung in Bezug auf die Porosität des Implantats kann die Genauigkeit Änderung in dem Volumen des gefrorenen Lösung in Betracht gezogen werden. </li><li> Führen Sie die Lösung in die Implantate mit KPG-Spritzen mit 0,1 ul Genauigkeit. Die untere Grenze für die Polymerkonzentration3% für reproduzierbare Porengradient Bildung Erwägung, dass es hart wird, um eine homogene Verteilung in den dicken Proben über 6% zu erhalten. Für bestimmte Anwendungen andere Konzentrationen verwendet werden. </li><li> Einfrieren der Proben entweder direkt bei -80 ° C oder mit einem vor Inkubationszeit von 30 min bei Raumtemperatur. Einfrieren zu bestimmen teilweise die Bildung von Poren, so dass die Frost kann entsprechend der Porosität soll eingestellt werden. Halten Sie die Proben über Nacht bei -80 ° C </li><li> Extraction: Tauchen Sie die Implantate in 80% EtOH vorgekühlt. Führen Sie die Extraktion bei -20 ° C über Nacht. Um Porositätsgradienten zu erhalten, entfernen Sie alle Formteile mit Ausnahme des Dorns für die röhrenförmigen Implantate und alle Teile mit Ausnahme der untere Teil für scheibenförmige Implantate. Verwenden Sie einen vorgekühlten Skalpell zum leichteren Abtrennen der Form. </li><li> Nach der Extraktion bei -20 ° C über Nacht 19, entfernen Sie die restlichen Formteile und Luft trocknen die Implantate. Zur Charakterisierungdie Gesamtporosität der Struktur Quecksilberporosimeters Analyse notwendig. Quecksilberporosimeters Messungen zeigten deutliche Spitzen, die die Poren an den beiden Seiten des Implantats und die kleineren Poren interdispergierte entsprechen. Doch die wichtigere Daten ist der Unterschied zwischen den Porositäten intraluminale extraluminalen und Oberflächen, die durch Bild-J für die Porengrößenverteilung mit einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) 20 analysiert werden kann. Zur Überprüfung der Porengradient, Gefrierbruch die Proben und beobachten Sie den Querschnitt mit SEM. </li><li> Durch die offene poröse Natur der Implantate verwendet, und der Licht reflektierenden Kapazität von Titan, ist es möglich, z-Stapel von markierten Zellen in den porösen Implantate. Beschriften Sie die Zellen mit PKH26 oder Calcein-AM und visualisieren die Implantate mit der konfokalen Laser-Mikroskopie. </li></ol> 2. Oberflächenbeschichtung poröse metallische Implantate mit Kollagen / Alginat Multilayers <ol><li> Für Aufbauvon Multilayer wird höchste Reproduzierbarkeit mit Dip Roboter erhalten. Wenn jedoch ein Eintauchen Roboter nicht in diesen Schritten kann manuell erfolgen. </li><li> Verwenden medical grade Kollagen Typ I und Natriumalginat. Die optimierten Konzentrationen liegen bei 0,5 g / L für jede in 150 mM NaCl in Citratpuffer bei pH 3,8. </li><li> Man löst das Kollagen Lösung über Nacht, um die Homogenität der Lösung zu gewährleisten. Sauren pH-Wert von 3,8 ist für einen stabilen Aufbau der Schichten die Struktur instabil vor der Vernetzung in neutralen pH ist. </li><li> Zahlen Sie die Schichten durch ein Eintauchen Robotersystem durch Eintauchen der Implantate in Kollagen und Alginatlösungen alternativ. Deposition beträgt 15 min für jede nachfolgende Schicht. Spülen Sie die Struktur zwischen Abscheidungsschritte mit 150 mM NaCl bei pH 3,8 für 5 min. </li><li> Design-spezifischen Halter für den Einsatz der Implantate mit dem Eintauchen in Roboter Polyelektrolytmultischicht Produktion verwendet. Zahlen Sie die Schichten auf der Oberfläche entweder Titan nur IMPLAngen oder Implantate modifiziert, wie in Abschnitt 1 beschrieben. </li><li> Die Stabilisierung der Basalmembran imitieren mit Genipin: Vorbereiten der vernetzenden Lösung in einem Dimethylsulfoxid (DMSO) / Citrat-Puffer (150 mM NaCl, pH 3.8) bei 01.04 v: v-Verhältnis. Ein breiter Bereich von Konzentrationen verwendet werden kann und 100 mM ist ausreichend für die Vernetzung. Auflösen Genipin erste in der DMSO Komponente und fügt die Komponente Wasser später zu vermeiden verklumpen. </li><li> Vernetzung der Proben durch das Eintauchen in die Vernetzung Lösung zwischen 12-24 Stunden. Anschließend mit reichlich Citratpuffer (pH 3,8) zu spülen. </li><li> Nach dem Waschen Schritte, sterilisieren die Proben entweder mit UV-Behandlung (30 min) oder einem Antibiotikum / Antimykotikum Bad (Penicillin / Streptomycin, Fungizone). </li><li> Die wichtigsten Parameter, die die Qualität der Basalmembran imitieren bestimmen die Dicke und der Durchmesser der Fasern. Berechnen Sie die Faserdurchmessern mit Atomic Force Microscopy (AFM)-Bilder in Kontakt-Modus erhalten. Trocknen Sie die Proben mit einemStickstoff-Flow vor Bildgebung. Quantifizierung der Dicke von mindestens 10 Fasern pro Bild, um die durchschnittliche Dicke Fibrillen mit Bild J Software zu bestimmen. </li><li> Die Dicke der Folien kann durch Kratzversuche mit AFM bestimmt werden. Dry (COL / ALG) 24 / COL mehrschichtigen Folien. Verwenden Sie eine Spritze und Nadel, um den Film zu kratzen. Nach Lokalisierung der Kratzer mit einem Lichtmikroskop, erhalten Bilder mit AFM auf 10 x 10 um 2 Flächen an der Grenze von der Pike auf. Berechnen der Höhe der Profile mit dem AFM-Software, die die Dicke der Filmschicht erhalten wird. </li></ol> 3. Indirekte Überwachung von Implant Integration von In-vivo-Analyse von Blut-Plasma <ol><li> Alle notwendigen Genehmigungen sollten Ausschuss für Tierversuche nach den Regeln über für jedes Land 21 entnommen werden. In unserem Fall ist der Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortieren (National Research Council, 2010) folgt und the-Zulassung von der Universität Straßburg Ethikkommission erhalten. </li><li> Führen Sie die Implantation am Zielort. Das Blut Überwachung Protokoll gegeben wurde hier für Tracheal Ersatz in weißen Neuseeland-Kaninchen aus einem 15 mm Trachea Resektion eingesetzt. </li><li> Nach Implantation eine tägliche Follow-up ist notwendig, wie montioring das allgemeine Wohlbefinden der Tiere (Heilung um die OP-Websites, Atemfrequenz) und die Aufnahme ihres Gewichts. </li><li> Um den Bluttest prüfen, kann ein gut etabliertes Verfahren, wie ELISA Tests für Blut CRP-Werte. CRP Tests für viele Tiere zur Verfügung stehen und die speziellen für Kaninchen ist in Tabelle 1 aufgeführt. In ähnlicher Weise verwenden Western Blot zur Bestimmung der CGA Ebenen. Monoklonale Antikörper anti-CGA (anti-CGA 47-68) wurden in diesem Protokoll verwendet. </li><li> Für Plasma-Charakterisierung, erhalten Blutproben der Ohrmuschel Venen der Kaninchen. Zentrifugieren bei 5000 rpm für 20 min bei 4 °; C. Verwenden Sie den Überstand zur Analyse erhalten. In unserem Verfahren werden diese Tests auf einer wöchentlichen Basis getan, aber häufigere Tests sind ebenfalls möglich. </li><li> Reverse-Phase HPLC-Reinigung des Plasma-Protein-Gehalt: Entpacken Sie die Kaninchen Plasma mit 0,1% Trifluoressigsäure (1:1, v: v). Reinigen des Extrakts mit einem Dionex HPLC-System (Ultimate 3000; Sunnyvale, CA USA) auf einem Reverse-Phase Nucleosil 300-5C18-Säule (4 x 250 mm; Partikelgröße 5 um; Porosität 300 Å). </li><li> Notieren Sie sich die Absorption bei 214 und 280 nm. Als Lösemittelsystem ist i) Lösungsmittel A: 0,1% (v / v) Trifluoressigsäure (TFA) in Wasser und ii) Lösungsmittel B: 0,09% (v / v) TFA in 70% (v / v) Acetonitril-Wasser. </li><li> Verwenden Sie einen Volumenstrom von 700 ml / min mit Gradienten für Elutionen. Sammeln Sie die Peak-Fraktionen. Konzentrieren sich die Fraktionen durch Verdampfen von speed-Vakuum-Anwendung. Es ist wichtig, um die Geschwindigkeit zu-Vakuum vor der vollständigen Trockne stoppen. </li><li> Korrelieren die Peaks bei verschiedenen Zeitpunkten über die Zusammenarbeit erhaltenUrse der Implantation Zeitraum. Verwenden der gereinigten Peptide, die sich konsequent Trends im Verlauf der Implantation für die Identifizierung durch automatische Edman-Sequenzierung. </li><li> Automatische Edman-Sequenzierung der Peptide: Bestimmen der N-terminale Sequenz der gereinigten Peptide automatischen Edman-Abbau unter Verwendung eines Procise Mikrosequenzers. Legen Sie die Probe auf Polybrene behandelten Glasfaser-Filter. Der nächste Schritt ist die Ermittlung der Phenylthiohydantoin-Aminosäuren (Pth-Xaa) durch Chromatographie an einer C18-Säule (PTH C-18, 2,1 x 200 mm) 22. Nach der Sequenz erhalten wird, kann es von Blast-Software mit der Swiss-Prot-Datenbank identifiziert werden. </li></ol>

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NE Vrana ist Mitarbeiter von Protip SAS.

Pore ​​Steigungen sind wichtige Werkzeuge in der Schnittstelle des Tissue Engineering und der hier beschriebene System kann allein oder in Verbindung mit metallischen Implantaten verwendet werden, um Porengradient bilden Zellwanderung studieren. Das System erfordert keine zusätzliche Einstellung oder zusätzliche Ausrüstung mit Ausnahme einer chemischen Abzugshaube gegen organische Lösungsmittel behandeln, so kann es in der Biologie Labors angewendet werden. Ähnliche Polymere wie Poly (Glykolsäure) (PGA), Poly (milch-co-...

Derzeit verfügbare metallische Implantate eignen sich für tragende Anwendungen, aber ihre nicht Abbaubarkeit erforderlich Designs, die eine starke Grenzfläche mit dem Gewebe um sie 1 sicherzustellen. Durch die Bereitstellung von Strukturen, die in zelluläre Wachstum und Kolonisierung in vivo zu erleichtern, kann die Lebensdauer der metallischen Implantaten 2 verlängert werden. Offen poröse metallische Implantate sind vielversprechende Materialien für Tissue Engineering und Schnittstelle auch für eine gute Besiedlung der Implantate. Sie wurden aktiv als orthopädische Implantate und auch als Luftröhre Implantate 3-5 verwendet. Jedoch gibt es immer noch Probleme, die wie die genaue Kontrolle über die Bewegung der Zellen in den Poren Bereiche gelöst werden müssen. Die Nichtbeachtung dieser Prozess steuern könnte zu einer unvollständigen Kolonisation in einem Ende und Restenose in der anderen führen. Auch weitere Funktionalisierung dieser Implantate ist notwendig für die Erreichung höherer Funktionen, wie die Lieferung von Wachstumsfaktoren,gerichtet Vaskularisierung und gleichzeitige Bewegung der verschiedenen Zelltypen 6-8. Für trachealen Implantate ist dies wichtig, da die Besiedlung des Implantats durch einen vaskularisierten Gewebe erwünscht ist. Jedoch ist das unkontrollierte Wachstum eines Gewebes, um das Lumen der Luftröhre unerwünscht, da sie Implantat Durchgängigkeit abnimmt. Eine Möglichkeit zur Bewegung der Zellen steuern Größe Ausgrenzung. Durch die Kenntnis der Größe der Zielzellen und ihre Fähigkeit, mit einem bestimmten synthetischen Polymer wechselwirken kann man Gradienten von Poren, die effektiv bestimmen die Tiefe der Zelle Bewegung zu entwickeln. Zum Beispiel, indem ein Porenarchitektur, die groß genug für die Eingabe von Bindegewebszellen, wie Fibroblasten extraluminally, aber klein genug ist (weniger als 10 um), um ihre Bewegung zu verhindern intraluminally eine wirksame Kontrolle über Besiedlung einer röhrenförmigen Implantats erreicht wird. Von Verfügung Porenerzeugung Methoden wie Gefrier-Trockenmaschng, Partikel Auslaugung, Gas Schäumen 9,10; die einfachste Methode für die schnelle Bildung von Poren Gradienten anzupassen mit minimalen notwendigen Ausrüstungen ist Gefrier-Extraktion 11. In diesem Verfahren wird ein Polymer-Lösung in einer binären Mischung eines organischen Lösungsmittels und Wasser eingefroren. Anschließend wird das Lösungsmittel durch Extraktion mit einem mischbaren vorgekühlten Flüssigkeit, wie Ethanol ausgetauscht. Einfrieren und Extraktion bestimmen die Form und Größe der Poren und wenn die Extraktion in einer Weise, wo die Bewegung der Extraktionslösung gesteuert werden kann erfolgt, Porengröße und Form kann direktional moduliert. Zweiter Schritt für mehrzellige Gewebe ist die Bildung von porösen Schranken zwischen verschiedenen Zelltypen, um ihre Wechselwirkung zu steuern. Dies ist auch notwendig für die Verfügbarkeit der verschiedenen Mikroumgebungen für verschiedene Zelltypen je nach Bedarf 12,13. Trachea ein röhrenförmiges Organ, Kehlkopf verbindet mit Bronchi. Es verfügt über einen inneren pseudostratified Ciliarepithel Futter mit interdispergierte Becherzellen, die Schleim produzieren. Die 3D-Struktur und Stabilität der Luftröhre von Knorpel in der Form von C-Ring gehalten wird. Somit wird in einer künstlichen Luftröhre sollte eine definierte Verbindung zwischen dem Bindegewebe und dem ciliary Epithelschicht sein. Während eine 3D-Struktur ist für den Bindegewebeteil notwendig, erfordert die Migration von Epithelzellen aus Basalmembran-ähnlichen Oberfläche gerichtete Bewegung und Verschließen der Wunde zu erreichen. Polyelektrolytmultischicht Filme (PEM) sind eine mögliche Option, um Basalmembran Mimik erhalten. Schicht-für-Schicht-Verfahren (LBL) ist ein vielseitiges Verfahren zu dünn und der Beschichtung von Oberflächen zu erhalten. Es ist auf elektrostatischen Wechselwirkungen von zwei entgegengesetzt geladenen Polyelektrolyten und deren Aufbau in einer sequentiellen Weise basierend auf nanoskaligen Oberflächenbeschichtungen, deren Eigenschaften durch einfaches Ändern Variablen wie Polyelektrolytspezies, pH variiert werden erhalten,Schicht Nummer Zugabe einer Deckschicht, Vernetzung usw. Einer der wichtigsten Vorteile der LbL-Methode ist die Möglichkeit, an die Topographie des darunterliegenden Substrats entsprechen. Somit wird unter kontrollierten Bedingungen kann dieses Verfahren auch zur Gewinnung von Oberflächenbedeckung von porösen Strukturen verwendet werden. Wenn Kollagen als einer der Polyelektrolyte ist es möglich, Nanofibrill Strukturen, die die Oberfläche der Basalmembran erhalten nachahmen kann. Die Hydrophobie von Titan ermöglicht die Entwicklung solcher Strukturen und fibrillarity können in dicken Schichten 14 beibehalten werden. Auf diese Weise Befestigung und Bewegung der Zelle auf der Oberfläche gesteuert werden. Durch die Verwendung von Gefrier-Extraktion und LbL Filmbeschichtung sequentiell kann eine Struktur, bei der Zellbewegung seitlich gesteuert werden kann, in Längsrichtung und in Umfangsrichtung 15 erhalten werden. Hier beschreiben wir zwei neue Methoden zur Modifikation Titan-Implantate mit ihrer hydrophoben Verhalten, das kannerweitert Modifikation verschiedene poröse Implantate: i) Bildung von Gradienten von Mikroporen in den makroporösen Titan-Implantate mit hydrophoben, synthetischen Polymeren, ii) Bildung einer dicken polymeren Filmschicht auf der Implantatoberfläche, die Zellwachstum und Futter Bildung von Polyelektrolyt unterstützt. Diese Verfahren können sequentiell oder separat verwendet werden. Sie bieten Strukturen, die kontrollierte Migration und räumliche Organisation der verschiedenen Zelltypen in vielzelligen Geweben 16,17 gewährleisten. Für den speziellen Fall der Luftröhre, würde das gewünschte Ergebnis für das Implantat die Kolonisation durch fibrovascular Gewebe innerhalb der Mikroporen Gradienten ohne Restenose und der Bildung der inneren Auskleidung Flimmerepithelzellen auf den Polyelektrolyt. Eine Möglichkeit zur Kontrolle Integration der Implantate ist es, kleine chirurgische Eingriffe während der die Integration mit dem Host in situ zu tun. Um in der Lage t werdeno entscheiden über den Zeitpunkt der Interventionen, ist es wichtig, Informationen über die systemischen Wirkungen des Implantats haben. C-reaktives Protein (CRP) ist für die Überwachung von Infektionen und entzündlichen Reaktion in klinischen Umgebungen verwendet. Chromogranin A (CGA) können in ähnlicher Weise verwendet werden könnten und genauere Ergebnisse zu liefern, um das Niveau der Entzündung 18 zu beobachten. Als einen möglichen Weg der Beobachtung metallischen Implantat Integration in vivo, präsentieren wir ein kontinuierliches Monitoring-Verfahren des Implantats systemische Effekte durch Charakterisierung von tierischen Blutproben mit Hochdruck-Flüssigkeits-Chromatographie (HPLC) und anschließender Protein-Sequenzierung. Ausarbeitung dieser Methode kann verwendet werden, um regelmäßige Endpunkt histologische Analyse entziehen werden. Histologische Schneiden von metallischen Implantaten ist ein langer, umständlich und teuer und kann nur zu bestimmten Zeitpunkten durchgeführt werden. Aus diesem Grund, Bluttests Bereitstellung robuster Informationen über das Implantat Gesundheit gut gestaltete würdemöglich sein, Wege zu Tierversuchen zu verringern, wie durch die jüngsten EU-Vorschriften über Tierversuche vorgeschrieben. Die hier vorgestellten Methoden können verwendet werden, um die Leistung von metallischen Implantaten durch Funktionalisierung zu verbessern oder um einen alternativen Weg zum Überwachen der vorhandenen Implantate werden.

<table><tbody><tr><td colspan="4">Reagenz</td></tr><tr><td>Dioxan</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>360481</td><td>Giftiges Material, streng unter chemischer Haube</td></tr><tr><td>PLLA i. Poly(L-Lactid) inhärente Viskosität ~0,5 dl/g ii. Poly(L-Lactid) inhärente Viskosität ~2,0 dl/g </td><td>Sigma-Aldrich</td><td>94829, 81273</td><td>Die Wahl des Molekulargewichts und der inhärenten Viskosität ist anwendungsabhängig.</td></tr><tr><td>PRONOVA UP LVG (Natriumalginat)</td><td>Novamatrix</td><td>4200006</td><td>Niedrige Viskosität (20-200 mPa.s)</td></tr><tr><td>Kollagen Typ I (Rind)</td><td>Symatese</td><td>CBPE2US100</td><td></td></tr><tr><td>Pen/Strepto, Fungizone </td><td>Promocell</td><td>C42020</td><td></td></tr><tr><td>Genipin</td><td>Wako</td><td>0703021</td><td></td></tr><tr><td>Siliziumnitrid-Sonden mit einer Federkonstante von 0,03 N.m-1. </td><td>Bruker</td><td>MSCT</td><td></td></tr><tr><td>Trifluoressigsäure für die HPLC ,&ge 99,0% </td><td>Sigma-Aldrich</td><td>302031</td><td>Gefahrgut, Bitte befolgen Sie das Sicherheitsdatenblatt sorgfältig</td></tr><tr><td>Acetonitril, für HPLC ,&ge; 99,9 % </td><td>Sigma-Aldrich</td><td>34998</td><td></td></tr><tr><td>Calcein-AM</td><td>Invitrogen</td><td>C3100MP</td><td></td></tr><tr><td>PKH26 Rot fluoreszierendes Zellvernetzer-Kit für die allgemeine Zellmembranmarkierung </td><td>Sigma-Aldrich</td><td>PKH26GL</td><td></td></tr><tr><td>Kaninchen C-reaktives Protein (CRP) ELISA-Kit</td><td>Genway Bio</td><td>GWB-9BF960</td><td></td></tr><tr><td>DMSO, Bioreagenz &ge; 99.7% </td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D2650<</td><td></td></tr><tr>td colspan="4">Equipment</td></tr><tr><td>Multimode Nanoscope IV Atomic Force Mikroskop</td><td>Bruker</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Procise Microsequencer </td><td>Applied Biosystems</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ultima 3000 HPLC System </td><td>Dionex</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Rasterelektronenmikroskop Hitachi TM 100</td><td>Hitachi</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Konfokales Scanning-Lasermikroskop Zeiss LSM 510 </td><td>Zeiss</td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="4">Tabelle 1. Liste der Materialien und Reagenzien.</td></tr></tbody></table>

multi-skala modifikation von metallischen implantaten mit pore farbverläufe, polyelektrolyte und ihre indirekte Überwachung<em&gt; in vivo</em

Multi-Scale Modification of Metallic Implants With Pore Gradients, Polyelectrolytes and Their Indirect Monitoring In vivo

Metallic Implantaten, insbesondere Titan-Implantate, sind weit verbreitet in klinischen Anwendungen eingesetzt. Tissue in-Wachstum und Integration dieser Implantate im Gewebe sind wichtige Parameter für eine erfolgreiche klinische Ergebnisse. Um Gewebe Integration zu verbessern, haben poröse metallische Implantate entwickelt. Offene Porosität von metallischen Schäumen ist sehr vorteilhaft, da die Poren Bereiche, ohne die mechanischen Eigenschaften der ganzen Struktur funktionalisiert werden können. Hier beschreiben wir solche Modifikationen mit porösem Titan-Implantate auf Titan Mikrokügelchen basiert. Durch die Verwendung von inhärenten physikalischen Eigenschaften wie Hydrophobie von Titan, ist es möglich, hydrophoben Poren Gradienten innerhalb Mikrokügelchen auf metallischen Implantaten und zur gleichen Zeit zu erhalten, müssen eine Basalmembran an hydrophilen, natürlichen Polymeren imitieren basiert. 3D Poren Gradienten werden durch synthetische Polymere, wie Poly-L-Milchsäure (PLLA) durch Gefriertrocknen Extraktionsverfahren gebildet wird. 2D Nanofibrill surFlächen mit Kollagen / Alginat durch einen Vernetzungsschritt mit einem natürlichen Vernetzer (genipin) gefolgt ist. Diese Nanofasern Folie wurde um Schicht (LbL)-Abscheidungsverfahren der beiden entgegengesetzt geladenen Molekülen, Kollagen und Alginat aufgebaut. Schließlich ein Implantat, wo verschiedene Bereiche verschiedene Zelltypen aufnehmen kann, als dies erforderlich ist für viele vielzelligen Geweben, erhalten werden. Durch kann auf diese Weise zelluläre Bewegung in verschiedenen Richtungen von unterschiedlichen Zelltypen gesteuert werden. Ein solches System ist für den speziellen Fall der Luftröhre Regeneration beschrieben, aber es kann auch für andere Zielorgane modifiziert werden. Analyse der Zellwanderung und die möglichen Methoden für die Erstellung von verschiedenen Pore Gradienten werden erarbeitet. Der nächste Schritt in der Analyse solcher Implantate ist die Charakterisierung nach der Implantation. Allerdings ist die histologische Analyse von metallischen Implantaten ein langer und mühsamer Prozess, also für Überwachungs-Host Reaktion auf metallische Implantate in vivo eine einerlternative Verfahren zur Überwachung und CGA verschiedenen Blut-Proteinen wird ebenfalls beschrieben. Diese Methoden können für die Entwicklung von in vitro maßgeschneiderte Migration und Kolonisation Tests verwendet werden und auch für die Analyse von funktionalisierten metallischen Implantaten in vivo ohne Histologie verwendet werden.

Bildung von Poren Gradienten Durch die Änderung der Konzentration des PLLA Lösung ist es möglich, die Größe der Poren auf der extraluminalen Seite der Implantate zu steuern. Porengröße und Form wurde durch die Anwesenheit von Titan-Implantaten (Abbildungen 1a und 1b) betroffen. Porengrößen reichten von 40 bis 100 um und Nutzung von niedrigeren Konzentrationen führten zu kleineren Poren. Während in der intraluminalen Seite Porengröße wurde durch die eingeschränk...

In diesem Video zeigen wir Ihnen, Modifikation Techniken für poröse metallische Implantate, um ihre Funktionalität zu verbessern und die Zellwanderung steuern. Techniken umfassen die Entwicklung von Poren Gradienten zu Zelle Bewegung in 3D und Produktion von Basalmembran imitiert zu Zelle Bewegung in 2-D zu steuern. Auch ist eine HPLC-Methode zur Überwachung Implantatintegration in-vivo durch eine Analyse von Blut Proteine ​​beschrieben.

Multi-Skala Modifikation von metallischen Implantaten mit Pore Farbverläufe, Polyelektrolyte und ihre indirekte Überwachung<em&gt; In vivo</em

Metallic implants, especially titanium implants, are widely used in  clinical applications. Tissue in-growth and integration to these implants in  the ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, metallische Implantate auf mehreren Längenskalen zu modifizieren, um das Zellverhalten in vitro und in vivo zu kontrollieren. Dies wird erreicht, indem zunächst ein Porengrößengradient in dreidimensionalen röhrenförmigen Implantaten erzeugt wird, die Biofreeze-Extraktionsmethode. Der zweite Schritt besteht in der Entwicklung von Nanofibrillären Basalmembran-Imitika auf der Grundlage von Kollagen- und Alginat-für-Schicht-Methodik.Als nächstes eine indirekte Methode zur Überwachung solcher Implantate nach der Implantation mittels Blutplasmaanalyse. Mit der HPLC und der anschließenden Peptidsequenzierung wird letztendlich ein Implantat demonstriert, bei dem verschiedene Bereiche je nach Bedarf unterschiedliche Zelltypen aufnehmen können. Für einige können mehrzellige Gewebe erhalten werden, obwohl dieses System eine Möglichkeit bieten kann, metallische Implantate zu modifizieren.Es kann auch auf 3D-Zellkulturmodellsysteme wie künstliches Gewebe oder Krankheitsmodelle angewendet werden. Die Idee zu dieser Methode hatten wir, als wir versuchten, eine Technik zu finden, um die Zellbewegung um poröse Titanimplantate in vivo zu kontrollieren

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Forschung

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Biotechnik

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Hohle Mikronadel-basierten Sensor für Multiplex Transdermale elektrochemische Nachweis

Es wird ein Verfahren beschrieben, mit denen...

Umweltfreundliche kontrollierten Microtensile Testing von mechanisch-adaptive Polymer-Nanokomposite für<em&gt; Ex vivo</em&gt; Charakterisierung

Biokompatiblen pH anspricht Sol-Gel-Nanosensoren können in Poly (milchsäure-co-Glykolsäure) (PLGA) elektro Gerüste eingebracht werden. Die hergestellten Selbstberichts Gerüste können für die in situ Überwachung von Mikroumgebungsbedingungen, während die Kultivierung von Zellen auf dem Gerüst verwendet werden. Dies ist vorteilhaft, da die 3D-Zellkonstrukt kann in Echtzeit, ohne den Versuch zu stören überwacht werden.

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Multimodaler Ansatz zur Bewertung der Knochenregeneration und der Gerüstleistung

Lernen Sie die Multi-Skala-Modifikation metallischer Implantate mit Porengradienten und Polyelektrolyt-Filmen zur Steuerung des Zellverhaltens. Diese Methode ermöglicht die Entwicklung verbesserter Biomaterialien für die Geweberegeneration.

Multi-Skala Modifikation von metallischen Implantaten mit Pore Farbverläufe, Polyelektrolyte und ihre indirekte Überwachung In vivo (Video) | JoVE Journal

Multi-Skala Modifikation von metallischen Implantaten mit Pore Farbverläufe, Polyelektrolyte und ihre indirekte Überwachung

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