Name: Injektion von Hydrogel-Biomaterialgerüsten in das Gehirn nach einem Schlaganfall (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-10-01T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 41 s
Description: Lernen Sie die Injektion von Hydrogel-Biomaterialgerüsten in ein photothrombotisches Schlaganfallmodell bei Nagetieren. Diese Methode ermöglicht die Untersuchung von Gewebe-Regeneration und Verhaltensverbesserung nach Schlaganfall.

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Wir danken den National Institutes of Health und dem National Institute of Neurological Disorders and Stroke für die Finanzierung (R01NS079691).

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Die Autoren erklären, dass TS ein Gründer von Tempo Therapeutics ist, das MAP-Hydrogele kommerzialisieren will.

Hier zeigen wir ein leicht reproduzierbares, minimalinvasives, permanentes Schlaganfallmodell und beschreiben, wie fünf Tage nach dem Schlaganfall ein Biomaterial in den Infarkt injiziert werden kann. Die Verwendung des photothrombotischen Farbstoffs Rose Bengal und eines 520 nm kollimierten Lasers, der mit dem stereotaktischen Gerät verbunden ist, gibt uns die Möglichkeit, den Schlag mit erhöhter Präzision am motorischen Kortex der Maus zu positionieren. Fünf Tage nach dem Schlaganfall ist die Lage des Infarkts durch da...

Schlaganfall ist die Hauptursache für Behinderung und die fünfthäufigste Todesursache in den Vereinigten Staaten1. Ungefähr 87% aller Schlaganfälle sind ischämisch, während eine Mehrheit der restlichen 13% hämorrhagischist 2. Ein ischämischer Schlaganfall ist definiert als die Blockade des Blutflusses in einer Arterie zum umgebenden Gewebe. Dieser Verschluss führt zu Sauerstoffmangel und anschließender Nekrose, die bei überlebenden Patienten oft zu dauerhaften Behinderungen führt. Während die Sterblichkeitsrate von Schlaganfall3zurückgegangen ist, wird erwartet, dass seine Prävalenz bis 2030 auf 3,4 Millionen Menschen ansteigen wird4. Diese Zunahme behinderter Überlebender und die daraus resultierende wirtschaftliche Belastung haben zu einem Vorstoß für die Schlaganfallforschung geführt, die sich auf Mechanismen der neuronalen Reparatur konzentriert. Nach dem Schlaganfall kommt es zu einer entzündlichen Periode, die zur Bildung einer Narbe führt, die verhindert, dass sich die nekrotische Region ausdehnt. Die Region, die den nekrotischen Kern umgibt, wird als "Periinfarkt" bezeichnet, und es gibt starke Hinweise darauf, dass die Plastizität in dieser Region, die eine erhöhte Angiogenese, Neurogenese und axonale Keimung umfasst, direkt mit der beobachteten Erholung bei Tiermodellen und Menschen zusammenhängt5. Da es keine In-vitro-Modelle gibt, die die komplexen Wechselwirkungen nach einem Schlaganfall richtig replizieren können, sind Tiermodelle für die Schlaganfallforschung unerlässlich.
Es gibt mehrere In-vivo-Modelle, die verwendet werden können, um einen ischämischen Schlaganfall zu erzeugen. Eines der häufigsten Modelle, die bei Mäusen verwendet werden, ist der Verschluss der mittleren Hirnarterie oder MCAo durch distalen oder proximalen (über intraarteriale Filamente) Verschluss. Das proximale Modell, auch bekannt als Filament MCAo (fMCAo), führt typischerweise zu großen ischämischen Schlaganfällen, die zwischen 5% und 50% der gehirnförmigen Hemisphäre umfassen, abhängig von der Anzahl der Faktoren6. In diesen Modellen wird eine Naht oder ein Filament von der Arteria carotis interna in die Basis der mittleren Hirnarterie (MCA) vorgeschoben und für einen bestimmten Zeitraum an Ort und Stelle gehalten. Diese Methode zur Okklusion, die vorübergehend oder dauerhaft gemacht werden kann, erzeugt einen Infarkt, der im Striatum zentriert ist und einen darüber liegenden Kortex beinhalten kann oder auch nicht6. Die resultierende Schlaggröße ist sehr variabel, und bildgebende Verfahren wie Laserdoppler sind erforderlich, um die Wirksamkeit des Verfahrens in jeder Maus zu bestätigen. Intraarterieller oder intralumnaler Filamentverschluss, der länger als 30 Minuten dauert, erzeugt Schläge am größeren Ende des Größenbereichs. Einige Forscher haben sich auf kürzere Filamentverschlusszeiten konzentriert, die einen erheblichen experimentellen Fokus und eine Laborvalidierung erfordern7. Filament-MCAo-Modelle bei Mäusen folgen ähnlichen Stadien des Zelltods, der ischämischen Progression und der Bildung einer Periinfarktregion, wie sie bei menschlichen Schlaganfallfällen beobachtet werden; Die größeren Schlaganfälle ähneln jedoch eher dem Krankheitszustand von bösartigen Hirninfarkten, die seltenere, weniger behandelbare menschliche Schlaganfälle sind6. In der Zwischenzeit erfordert der distale MCA-Verschluss eine aufwendigere Operation und Kraniektomie. In diesem Modell wird der distale Teil des MCA, der entlang der Oberfläche des Gehirns verläuft, direkt mit einer Nahtbindung oder Kauterisation verschlossen. In einigen Variationen der Technik sind die Halsschlagadern einseitig oder vorübergehend-bilateral verschlossen. Ein Vorteil des distalen MCAo besteht darin, dass er einen kortikalen Schlag erzeugt, dessen Größe weniger variabel ist als das Filamentmodell. Das distale Modell erzeugt jedoch aufgrund der Transektion der äußeren Halsschlagader (ECA) eine schlechtere Verhaltensleistung, was auch bei fMCAo 6 ein Problemdarstellt.
Ein alternatives Schlaganfallmodell, das dafür bekannt ist, weniger invasiv zu sein, ist das photothrombotische (PT) Modell. Das PT-Modell führt zu einem klar definierten Ort der Ischämie und ist mit einer hohen Überlebensrate assoziiert8. Die Technik beruht auf einem lichtempfindlichen Farbstoff, der intraperitoneal injiziert wird und die intravaskuläre Photooxidation einfach durch Bestrahlung des gewünschten Gewebes mit einem Licht oder Laserermöglicht 9. Bei Anregung bilden sich Sauerstoffradikale, die Endothelschäden verursachen, die die Thrombozytenaggregation und Gerinnselbildung im bestrahlten Bereich aktivieren8,9. Die strenge Kontrolle über Hubgröße und -position sowie die hohe Reproduzierbarkeit des PT-Modells machen es ideal für die Untersuchung von Biomaterialien. Während Präzision durch einen Laser und stereotaktische Koordinaten ermöglicht wird, gibt es einige Nachteile, die dieses Modell für wenige Studien weniger ideal machen können. Im Gegensatz zum fMCAo-Modell kann das PT-Hubmodell nicht reperfundiert werden. Daher wären Materialien zur Untersuchung neuroprotektiver Wirkstoffe, die spezifisch für Schäden nach Reperfusion oder die Mechanismen nach reperfusion sind, hier nicht sinnvoll8. Darüber hinaus wird aufgrund der mikrovaskulären Beleidigung des PT-Modells eine relativ kleine ischämische Penumbra gesehen. Stattdessen tritt ein lokales vasogenes Ödem auf, das für den menschlichen Schlaganfall untypisch ist, was dieses Modell für präklinische Arzneimittelstudien, die sich auf den Periinfarktbereichkonzentrieren,unerwünscht macht6,8.
Das übergeordnete Ziel von Biomaterialstrategien bei Schlaganfällen ist es, entweder bioaktive Wirkstoffe zu liefern oder als surrogatartige extrazelluläre Matrix für das Wachstum von Hirngewebe zu fungieren. Eine Strategie, die wir mit unseren Methoden untersuchen werden, besteht darin, Hydrogel direkt in den Schlaganfallkern zu liefern, im Gegensatz zum periinfarkten Gewebe, in dem viele aktuelle Zelltherapien verabreicht werden10. Die Begründung für diesen Ansatz ist, dass die Abgabe in das nekrotische Gewebe im Kern die Störung des umgebenden gesunden oder sich erholenden Gewebes vermeidet. Wir gehen davon aus, dass die Diffusion aller im Biomaterial enthaltenen Wirkstoffe in der Lage sein wird, den Periinfarkt vom Kern aus zu erreichen, zumal wir feststellen, dass die Abgabe von Hydrogel-Biomaterialien die Dicke der Glianarbe reduziert11. Dies ist wichtig, da gezeigt wurde, dass die Periinfarktregion nach einem Schlaganfall Neuroplastizität aufweist, was sie zu einem attraktiven Ziel macht. Darüber hinaus kann die Abgabe einer Surrogatmatrix an den Schlaganfallkern mit angiogenen12 oder neurogenen13 Faktoren beladen werden, um die Bildung von neuem Gewebe zu steuern, sowie Zellen für die Abgabe14. Die Zellabgabe wird durch die Verwendung einer Matrix erheblich verbessert, da sie die Zellen vor den harten Injektionskräften und der lokalen Umgebung schützt, die während der Entbindung vorhanden sind, sowie die Differenzierung und Transplantation fördert15.
Diese injizierbaren therapeutischen Biomaterialien haben klinische Relevanz bei Schlaganfallanwendungen, da es derzeit keine medizinischen Therapien gibt, die die neuronale Erholung nach einem Schlaganfall stimulieren. Die zugrunde liegenden neuronalen Schaltkreise, die an der Genesung beteiligt sind, liegen im Hirngewebe, das an den Schlaganfallkern16angrenzt, während der Schlaganfallkern selbst frei von lebensfähigem Nervengewebe ist. Wir gehen davon aus, dass die Abgabe eines Biomaterials in den nekrotischen Schlaganfallkern das Potenzial hat, das angrenzende Gewebe durch eine Reihe von zuvor erwähnten Mechanismen zu regenerativen Prozessen zu stimulieren, darunter die Depotfreisetzung von Wachstumsfaktoren13,die Stimulation des Gewebewachstums und die Förderung der Wiederherstellung der Entwicklung von Hirngewebe11,12, Veränderung der Immunantwort17und die Abgabe von aus Stammzellen abgeleitetenTherapeutika 14. 18. Um jedoch die Möglichkeit dieser Anwendungen effektiv zu untersuchen, ist eine konsistente und reproduzierbare Methode zur Induktion von Schlaganfällen und zur Injektion von Biomaterialien erforderlich. Das PT-Hubmodell verwendet Techniken, die eine präzise Kontrolle über die Ausrichtung und Position des Hubs bieten. Ein am stereotaktischen Gerät befestigter Laser führt die Ausrichtung, und an den stereotaktischen Geräten angebrachte Pumpen steuern die Injektionsrate des Materials, ohne dass zusätzliche Formen der Bildgebung erforderlich sind. Daher haben wir uns entschieden, die Methoden zur Durchführung eines PT-Schlaganfalls in den motorischen Kortexen von Mäusen und zur Injektion von Biomaterialien in den Schlaganfallkern zu beschreiben. Hier verwenden wir mikroporöse geglühte Partikel (MAP) Hydrogele als Biomaterial für die Injektion ohne Zusatz von Zellen oder Wachstumsfaktoren. Darüber hinaus erklären wir, wie man das Gehirn mit intaktem Biomaterial erfolgreich abrufen kann, und wir diskutieren immunchemische Assays, die zur Analyse des Schlaganfallergebnisses mit und ohne Injektion von Biomaterialien verwendet werden.

<table><tbody><tr><td>10% Normales Ziegenserum</td><td>VWR</td><td>100504-028</td><td>Zum Blockieren von Puffern</td></tr><tr><td>2-lagiger Alkohol Pre Pad, Steril, Medium</td><td>Medline</td><td>MDS090735</td><td></td></tr><tr><td>25uL Hamilton Spritze 702RN, ohne Nadel</td><td>Fishcer Scientific</td><td>14824663</td><td>Spritzen zur Injektion von Biomaterialien</td></tr><tr><td>25uL Direktverdrängerpipette</td><td>Gilson</td><td>M-25</td><td></td></tr><tr><td>2x Beam Expander, 400-650nm</td><td>Thorlabs</td><td>GBE02-A</td><td>Laserstrahlaufweiter</td></tr><tr><td>Verstellbare Tischplattform</td><td>Kopf Instruments</td><td>901</td><td></td></tr><tr><td>Anti-Glukosetransporter GLUT1 Antikörper, Kaninchen</td><td>Abcam</td><td>ab113435</td><td></td></tr><tr><td>Anti-Iba1 Antikörper, Ziege</td><td>Abcam</td><td>ab5076</td><td></td></tr><tr><td>BD Vacutainer Safety-Lok Blutentnahmesets. 25G, 12"</td> <td>Medsupply</td><td>367294</td><td>Für Perfusionen</td></tr><tr><td>BKF12- Mattschwarze Aluminiumfolie</td><td>Thorlabs</td><td>BKF12</td><td>Zum Abdecken von allem, was bei der Verwendung von Lasern reflektierend ist.</td></tr><tr><td>Bone Iris Mini Schere - 3-1/2"</td> <td>Sklar chirurgische Instrumente</td><td>64-2035</td><td></td></tr><tr><td>C57BL/6 Mäuse</td><td>Jackson Laboratory</td><td>000664</td><td>8-12 Wochen Alter</td></tr><tr><td>Cage Assembly Rob</td><td>Thorlabs</td><td>ER3-P4</td><td>3" lang, Durchmesser 6mm, 4er Pack - zum Anbringen von Laser an Sterotax</td></tr><tr><td>Kohlenstoffstahl Grate -0,5mm Durchmesser</td><td>Fine Science Tools</td><td>19007-05</td><td>Zum Erstellen von Bohrlöchern</td></tr><tr><td>Chrom(III)-Kaliumsulfat-Dodecahydrat</td><td>VWR</td><td>EM1.01036.0250</td><td></td></tr><tr><td>Compact Controller für Pigtail-Laser</td><td>Thorlabs</td><td>CLD1010LP</td><td></td></tr><tr><td>Wattestäbchen</td><td>VWR</td><td>89031-288</td><td></td></tr><tr><td>CP 25 Pipettenspitzen</td><td>Gilson</td><td>F148012</td><td></td></tr><tr><td>Donkey Anti-Ziegen IgG H& L (488)</td><td>abcam</td><td>ab150129</td><td></td></tr><tr><td>Esel Anti-Kaninchen IgG H& L (647)</td><td>abcam</td><td>ab150075</td><td></td></tr><tr><td>Esel Anti-Ratte IgG H& L (555)</td><td>abcam</td><td>ab150154</td><td></td></tr><tr><td>EMS DPX Eindeckmittel</td><td>Elecron Microscopy</td><td>Sciences 13512</td><td>Eindecklösung für Objektträger</td></tr><tr><td>EMS Gelatinepulver Typ A 300 Bloom</td><td>Electron Microscopy</td><td>Sciences 16564</td><td>Für Gelatinebeschichtung Objektträger</td></tr><tr><td>EMS Paraformaldehyd, Granulat</td><td>VWR</td><td>100504-162</td><td>Zur Herstellung von 45 PFA</td></tr><tr><td>ESD Worstation Kit</td><td>Elmstat</td><td>WSKK5324SB</td><td>Notwendigkeit für die Einrichtung des Lasers</td></tr><tr><td>Fiber Bench Wall Plate, ohne Gewinde</td><td>Thorlabs</td><td>HCA3</td><td>Notwendigkeit des Anschlusses des Lasers an den Kopfschacht</td></tr><tr><td>FiberPort</td><td>Thorlabs</td><td>PAF-X-5-A</td><td>FC/APC& APC, f=4.6mm, 350-700nm, Durchmesser 0.75mm</td></tr><tr><td>Feine Schere - gerade/scharf-stumpf/10cm</td><td>Fine Science Tools</td><td>14028-10</td><td></td></tr><tr><td>GFAP Antikörper, Ratte</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>13-0300</td><td></td></tr><tr><td>Heizplatte</td><td>Kopf Instruments</td><td>HP-4M</td><td></td></tr><tr><td>ImmEdge Hydrophober Barrierestift</td><td>Vector Laboratories</td><td>H-4000</td><td>Zum Färben von Objektträgern</td></tr><tr><td>IMPAC 6-Integriertes Multi-Patienten-Anästhesiezentrum</td><td>VetEquip</td><td>901808</td><td></td></tr><tr><td>Jodvorbereitungspads</td><td>Medx Supple</td><td>MED MDS093917H</td><td></td></tr><tr><td>Schmuckzange #5</td><td>GFS-Chemikalien</td><td>46085</td><td></td></tr><tr><td>Laserschutzbrille</td><td>Thorlabs</td><td>LG10B</td><td>Bernsteinfarbene Gläser, 35% sichtbares Licht (Brillenversionen sind ebenfalls erhältlich)</td></tr><tr><td>M27-1084 Leistungsstarkes LED-Dual-Schwanenhals-United-Zielfernrohr</td><td></td><td>LED-11C</td><td></td></tr><tr><td>Medical USP Grade Sauerstoff</td><td>Airgas</td><td>OX USP250</td><td></td></tr><tr><td>Miltex Adson Verbandszange, Dissektionsqualität</td><td>Intefra Miltex</td><td>V96-118</td><td></td></tr><tr><td>Mini Cord/Cordless Kleintiertrimmer</td><td>Harvard aparatus</td><td>72-6110</td><td></td></tr><tr><td>Minipumpe mit variablem Durchfluss</td><td>Thomas Scientific</td><td>70730-064</td><td>Pumpe für Perfusionen</td></tr><tr><td>Maus Gehirn Matrizen, koronale Scheiben, 1mm</td><td>Kent Scientific</td><td>RBMA-200c</td><td>Für TTC-Scheiben</td></tr><tr><td>Maus Gas Anästhesie Kopfhalter</td><td>Kopf Instruments</td><td>923-B</td><td></td></tr><tr><td>Nanojet Steuerbox</td><td>Chemyx</td><td>10050</td><td></td></tr><tr><td>Nanojet Pumpenkopf</td><td>Chemxy</td><td>10051</td><td>An stereotaktische Vorrichtung zum Einspritzen von Biomaterial anbringen</td></tr><tr><td>Nadel RN 30G PT STY 3, 0,5 Zoll</td><td>Fishcer Scientific</td><td></td><td></td>NC9459562</tr><tr><td>Nicht reißende Ohrbügel 60&ordm;</td><td>Kopf Instruments</td><td>922</td><td></td></tr><tr><td>PBS Puffer pH 7,4</td><td>VWR</td><td>97062 338</td><td></td></tr><tr><td>Pigtaled Laser 520 nm, 100mW, 5G Pin</td><td>Thorlabs</td><td>LP520-MF100</td><td></td></tr><tr><td>Objektträger mit positiver Ladung</td><td>Hareta</td><td>AHS90-WH</td><td></td></tr><tr><td>Leistungsmessgerät</td><td>Thorlabs</td><td>PM100D</td><td>Wird verwendet, um Ihre mW-Laserleistung</td></tr><tr><td>zu messen Puralube Vet Salbe</td><td>Dr. Foster Smith</td><td>9N-76855</td><td></td></tr><tr><td>Rektale Sonde</td><td>Mauskopf Instrumente</td><td>Ret-3-ISO</td><td></td></tr><tr><td>Rose Bengal Farbstoff 95%</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>330000-5G</td><td></td></tr><tr><td>Welle Modifizierte 8-32 Gewindebohrung 1/2" Tiefe</td><td>Kopf Instruments</td><td>1770-02</td><td>Zum Verbinden von Laser mit sterotaktischem</td></tr><tr><td>Gerät Schlanker Fotodioden-Leistungssensor</td><td>Thorlabs</td><td>S130VC</td><td>Verwendet mit Strom Energie Messgerät</td></tr><tr><td>SM1-Threaed 30 mm Käfigplatte 0,35" dick 2 Retention</td><td>Thorlabs</td><td>CP02</td><td>Zum Anschluss von Laserexpander</td></tr><tr><td>Sol-M U-100 Insulinspritze mit 1/2 Einheit Markierungen 0,5 mL</td><td>VWR</td><td>10002-726</td><td>Zur Injektion von Rose Bengal</td></tr><tr><td>StainTray Slide Färbesystem</td><td>Simport Scientific</td><td>M920-2</td><td>Zum Färben von Objektträgern</td></tr><tr><td>Sterotaktisches Gerät</td><td>Kopf Instruments</td><td>940</td><td>Stereotaktisches Instrument</td></tr><tr><td>für Kleintiere Student Adson-Pinzette -1x2</td><td>Zähne Fine Science Tools</td><td>91127-12</td><td></td></tr><tr><td>Student Feinpinzette - gerade/breit Schäfte</td><td>Fine Science Tools</td><td>91113-10</td><td></td></tr><tr><td>Temperaturregler</td><td>Kopf Instruments</td><td>TCAT-2LV</td><td></td></tr><tr><td>Tissue-Tek OCT Compound</td><td>VWR</td><td>25608-930</td><td></td></tr><tr><td>Triton X-100</td><td>VWR</td><td>97063-864</td><td></td></tr><tr><td>Obere Halterung Klemme</td><td>Kopf Instruments</td><td>1770-c</td><td>Zum Verbinden des Lasers mit dem stereotaktischen</td></tr><tr><td>Gerät Vetbond Tissue Adhessive 3mL</td><td>Santa Cruz Biotechnologie</td><td>sc-361931</td><td></td></tr><tr><td>Vogue Professional My Maniküre</td><td>Bargin Source</td><td>6400</td><td>Für Grate</td></tr><tr><td>VWR Bead Sterilizer</td><td>VWR</td><td>75999-328</td><td></td></tr><tr><td>Tissue Tek OCT Compound</td><td>Sakura</td><td>4583</td><td>Zur Einbettung von Gewebe</td></tr></tbody></table>

injektion von hydrogel-biomaterialgerüsten in das gehirn nach einem schlaganfall

Injection of Hydrogel Biomaterial Scaffolds to The Brain After Stroke

Schlaganfall ist die Hauptursache für Behinderung und die fünfthäufigste Todesursache in den Vereinigten Staaten. Etwa 87% aller Schlaganfälle sind ischämische Schlaganfälle und werden als plötzliche Blockade eines Gefäßes definiert, das das Gehirn mit Blut versorgt. Innerhalb weniger Minuten nach der Blockade beginnen die Zellen zu sterben und führen zu irreparablen Gewebeschäden. Aktuelle therapeutische Behandlungen konzentrieren sich auf die Entfernung oder Lyse von Gerinnseln, um die Reperfusion zu ermöglichen und schwerere Hirnschäden zu verhindern. Obwohl die vorübergehende Plastizität des Gehirns im Laufe der Zeit einen Teil des beschädigten Gewebes retten kann, bleiben signifikante Teile der Patienten mit neurologischen Defiziten zurück, die sich nie auflösen werden. Es fehlt an therapeutischen Optionen zur Behandlung neurologischer Defizite, die durch Einen Schlaganfall verursacht werden, was die Notwendigkeit unterstreicht, neue Strategien zur Behandlung dieser wachsenden Patientenpopulation zu entwickeln. Injizierbare Biomaterialien werden derzeit entwickelt, um die Plastizität des Gehirns zu verbessern und die endogene Reparatur durch die Abgabe von Wirkstoffen oder Stammzellen zu verbessern. Eine Methode, um diese Ansätze zu testen, besteht darin, ein Nagetierschlagmodell zu verwenden, das Biomaterial in den Schlaganfallkern zu injizieren und die Reparatur zu bewerten. Die genaue Lage des Schlaganfallkerns zu kennen, ist für die genaue Behandlung nach dem Schlaganfall unerlässlich, daher ist ein Schlaganfallmodell, das zu einem vorhersagbaren Schlaganfallort führt, vorzuziehen, um die Notwendigkeit einer Bildgebung vor der Injektion zu vermeiden. Das folgende Protokoll behandelt, wie man einen photothrombotischen Schlaganfall induziert, wie man ein Hydrogel kontrolliert und präzise injiziert und wie man das Gehirn extrahiert und kryosektioniert, während das Biomaterial intakt bleibt. Darüber hinaus werden wir aufzeigen, wie dieselben Hydrogelmaterialien für die Co-Delivery von Stammzellen verwendet werden können. Dieses Protokoll kann auf die Verwendung anderer injizierbarer Biomaterialien in den Schlaganfallkern verallgemeinert werden.

Ziel dieser Methode war es, zu demonstrieren, wie man nach einem Schlaganfall Biomaterialien in das Gehirn injizieren kann. Ein photothrombotisches Modell mit Rosenbengalen und einem 520-nm-Laser wurde zur kontrollierten Ausrichtung der Schlaganfallläsion in Größe und Ort verwendet. Fünf Tage nach dem Schlaganfall konnte der Infarkt während der Operation sichtbar gemacht werden (Abbildung 1B) und durch TTC und Bildgebung von IHC-gefärbten Objektträgern (Abbildung 2</stro...

Schlaganfall ist ein globales Problem mit minimalen Behandlungsmöglichkeiten und keiner aktuellen klinischen Therapie zur Regeneration des verlorenen Hirngewebes. Hier beschreiben wir Methoden zur Erzeugung eines präzisen photothrombotischen Schlaganfalls im motorischen Kortex von Nagetieren und der anschließenden Injektion von Hydrogel-Biomaterialien, um ihre Auswirkungen auf die Geweberegeneration nach einem Schlaganfall zu untersuchen.

Injektion von Hydrogel-Biomaterialgerüsten in das Gehirn nach einem Schlaganfall

Stroke is the leading cause of disability and the fifth-leading cause of death in the United States. Approximately 87% of all strokes are ischemic strokes ...

Die reproduzierbare Injektion von Hydrogel-Gerüsten in ein Modell für ischämische Schlaganfälle von Nagetieren ermöglicht die Untersuchung, wie Materialien und andere Therapeutika die Reparatur, Regeneration und Verhaltensverbesserung des Gehirns beeinflussen. Die Hauptvorteile der Verwendung des photothrombotischen Schlaganfallmodells zur Untersuchung von Materialinteraktionen im Gehirn sind die reproduzierbare Lage und Größe. Die es ermöglichen, Materialien ohne Bildgebung in den Hubkern zu injizieren.Das photothrombotische Schlaganfallmodell ist als relevantes Modell für einen ischämischen Schlaganfall in einer Region des Gehirns, dem motorischen Kortex, konzipiert, die häufig von einem Schlaganfall beim Menschen betroffen ist. Und um eine relevante Verhaltensanzeige für den Schlaganfall bereitzustellen, d. h. die motorische Kontrolle der Extremität. Um ein Therapeutikum, wie ein Biopolymer-Hydrogel, zu bewerten.Bestätigen Sie eine fehlende Reaktion auf das Einklemmen der Zehen bei einer anästhesierten Maus. Wiegen Sie dann die Maus, um zu bestimmen, wie viel Bengal-Farbstoff Rose injiziert werden soll, und befestigen Sie sie an einem stereotaktischen Gerät, das mit einem Laser

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Research

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JoVE Journal

Biology

Biologie

Quelle: Wilson, K.L., et al. Injektion von Hydrogel-Biomaterial-Gerüsten in das Gehirn nach einem Schlaganfall.  J. Vis. Exp. (2020)Dieses Video zeigt die stereotaktische Injektion eines Hydrogels in den Schlaganfallkern einer Maus nach einem Schlaganfall und unterstreicht seine Rolle bei der Gerüstbildung, die die extrazelluläre Matrix nachahmt, die zelluläre Infiltration fördert und die Angiogenese unterstützt, was sein neurotherapeutisches Potenzial bei der Schlaganfallgenese unterstreicht.

Stereotaktische Injektion von Hydrogel in ein Mausmodell nach einem Schlaganfall

Fibrin-Matrices, die Wachstumsfaktoren wurden verwendet, um aufgepfropften neuronalen Stammzellen in Websites von kompletten Durchtrennung des Rückenmarks zu behalten. Transplantierten Zellen die Läsion Hohlraum vollständig gefüllt ist und in mehrere neuronale Zelltypen, einschließlich Neuronen, die Axone in Wirtsrückenmark über lange Distanzen erweitert differenziert.

Förderung von Überleben und die Differenzierung neuraler Stammzellen mit Fibrin und Growth Factor Cocktails nach schweren Rückenmarksverletzungen

Dieses Protokoll zielt darauf ab, die Einschränkung der schlechten Zelltransplantation für die Stammzellbehandlung von Myokardinfarkten durch die Verwendung eines Hydrogelsystems und eines Fibrin-basierten Klebstoffs zu mildern. Mit diesem Ansatz kann der Zell-zu-Gewebe-Kontakt nach dem Infarkt aufrechterhalten werden, wodurch das therapeutische Potenzial von nützlichen Wirkstoffen an der Verletzungsstelle erhöht wird.

Ein Hydrogel Konstruieren und Fibrin-basierte Kleber Umgangs Therapeutics in einem murinen Myokardinfarkt Modell liefern.

Um die Reorganisation des Gehirns unter pathologischen Bedingungen zu untersuchen, haben wir miniosmotische Pumpen für die direkte Proteinabgabe ins Gehirn verwendet, wobei die Blut-Hirn-Schranke umgangen wird. Anschließend werden Tract Tracer injiziert, um Veränderungen in der Gehirnkonnektivität unter dem Einfluss des Proteins zu untersuchen.

Die Implantation von miniosmotische Pumpen und Lieferung von Tract Tracer Brain Reorganisation in pathophysiologischen Bedingungen Studieren

Wir präsentieren die Entwicklung des selbst-zusammengebauten, dreidimensionale Bündel longitudinal ausgerichteten astrocytic Somata und Prozesse innerhalb ein neuartiges Biomaterial-Ummantelung. Diese "lebende Gerüste", präsentiert Mikron-Skala Durchmesser noch Zentimeter in der Länge, Verlängerung dienen als Testumgebungen zu Entwicklungsstörungen Mechanismen zu studieren oder zu erleichtern Neuroregeneration Regie neuronalen Migration und/oder axonalen entwickelt Pathfinding.

Dreidimensionale Gewebezüchtungen ausgerichtet Astrozyten Netzwerke Nervensystem Regeneration zu rekapitulieren Entwicklungsmechanismen

Hier präsentieren wir ein Protokoll für die 3D Kultur der Ratte Gehirn abgeleitet Glia-Zellen, einschließlich der Oligodendrozyten, Astrozyten und Mikroglia. Wir zeigen Primärzelle Kultur, methacrylated Hyaluronsäure (HAMA) Hydrogel Synthese, HAMAphoto-Polymerisation und Zelle Kapselung und Probe Verarbeitung für die konfokale und scanning Electron mikroskopische Bildgebung.

3D Hydrogel Kulturen von primären Gliazellen für In-vitro- Modellierung von Neuroinflammation verbessert

Dieses Protokoll beschreibt die Herstellung von einem Zellkultursystem zu ermöglichen, Aussaat von Stammzellen auf einem leitfähigen Polymer Gerüst für in-vitro- elektrische Stimulation und anschließende in Vivo Implantation von Stammzellen entkernt Gerüst mit einer minimal-invasive Technik.

Elektrisch leitfähige Gerüst zu modulieren und Stammzellen liefern

Die Stammzelltherapie hat sich als effiziente Strategie zur Reparatur von verletztem Herzgewebe nach einem Myokardinfarkt herauskristallisiert. Wir bieten eine optimale In-vivo-Anwendung für die Stammzelltransplantation mit gelatinenhydrogelen, die enzymatisch vernetzt werden können.

Intramyokardiale Transplantation von MSC-Loading injizierbaren Hydrogelen nach Myokardinfarkt in einem Murine-Modell

In diesem Manuskript demonstrieren wir die Herstellung einer biohybriden Hydrogel-Biotinte, die Graphen für den Einsatz im peripheren Tissue Engineering enthält. Unter Verwendung dieses 3D-Biohybridmaterials wird das neuronale Differenzierungsprotokoll von Stammzellen durchgeführt. Dies kann ein wichtiger Schritt sein, um ähnliche Biomaterialien in die Klinik zu bringen.

Herstellung und Charakterisierung von Graphen-basierter 3D-Biohybrid-Hydrogel-Biotinte für das periphere Neuroengineering

Das vorliegende Protokoll etabliert ein Glioblastom (GBM) Rezidivmodell nach Resektion unter Verwendung von Mikroskopie, um die therapeutische Wirkung eines injizierbaren, bioresponsiven Hydrogels in vivo zu untersuchen.

Glioblastom-Rezidiv-Post-Resektionsmodell für therapeutische Hydrogel-Untersuchungen

In dieser Studie wurden nervenmimetische Komposit-Hydrogele entwickelt und charakterisiert, die zur Untersuchung und Nutzung des pro-regenerativen Verhaltens von aus Fettgewebe gewonnenen Stammzellen für die Reparatur von Rückenmarksverletzungen verwendet werden können.

Entwicklung kombinatorischer Therapeutika für Rückenmarksverletzungen mittels Stammzelltransfer

Lernen Sie die Injektion von Hydrogel-Biomaterialgerüsten in ein photothrombotisches Schlaganfallmodell bei Nagetieren. Diese Methode ermöglicht die Untersuchung von Gewebe-Regeneration und Verhaltensverbesserung nach Schlaganfall.

Injektion von Hydrogel-Biomaterialgerüsten in das Gehirn nach einem Schlaganfall

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