En este video, vamos a demostrar las técnicas de modificación de los implantes metálicos porosos para mejorar su funcionalidad y para controlar la migración celular. Las técnicas incluyen el desarrollo de los gradientes de poros para controlar el movimiento celular en 3D y la producción de la membrana basal imita para controlar el movimiento de células en 2-D. Además, un método basado en HPLC para seguimiento de la integración del implante in vivo a través de análisis de proteínas de la sangre se describe.
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Artículo de método
Modificación Multi-Escala de implantes metálicos con gradientes de poro, polielectrolitos y su control indirecto
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Resumen
Resumen
Los implantes metálicos, especialmente los implantes de titanio, son ampliamente utilizados en aplicaciones clínicas. El crecimiento del tejido y la integración de estos implantes en los tejidos son parámetros importantes para los resultados clínicos de éxito. Con el fin de mejorar la integración del tejido, los implantes metálicos porosos han de ser desarrollado. La porosidad abierta de espumas metálicas es muy ventajoso, ya que las zonas de poro se pueden funcionalizar sin comprometer las propiedades mecánicas de toda la estructura. A continuación se describen las modificaciones que utilizan implantes de titanio porosos basados en microesferas de titanio. Mediante el uso de propiedades físicas inherentes, tales como hidrofobicidad de titanio, es posible obtener gradientes de poro hidrófobas dentro de los implantes metálicos basados en microesferas y al mismo tiempo tener un mimético de membrana basal basa en hidrófilos, polímeros naturales. Gradientes de poro 3D están formados por polímeros sintéticos tales como ácido poli-L-láctico (PLLA) por el método de congelación-extracción. 2D nanofibrillar surcaras se forman mediante el uso de colágeno / alginato seguido de una etapa de reticulación con un agente de reticulación naturales (genipín). Esta película nanofibrillar fue construido por capa por capa (LBL) método de deposición de las dos moléculas de carga opuesta, colágeno y alginato. Por último, un implante, donde diferentes zonas pueden acomodar diferentes tipos de células, ya que esto es necesario para muchos tejidos multicelulares, se puede obtener. Por, de esta manera el movimiento celular en diferentes direcciones por diferentes tipos de células puede ser controlada. Tal sistema se describe para el caso específico de la tráquea regeneración, pero puede ser modificada para otros órganos diana. Análisis de la migración celular y los métodos posibles para la creación de diferentes gradientes de poro se elaboran. El siguiente paso en el análisis de dichos implantes es su caracterización después de la implantación. Sin embargo, el análisis histológico de los implantes metálicos es un proceso largo y engorroso, por lo tanto para la supervisión reacción del huésped a los implantes metálicos in vivo una unlternative método basado en el seguimiento de las proteínas sanguíneas CGA y diferente también se describe. Estos métodos se pueden utilizar para el desarrollo in vitro de la migración a medida y las pruebas de colonización y también se pueden utilizar para el análisis de los implantes metálicos funcionalizados in vivo sin histología.
Introducción
Actualmente los implantes metálicos disponibles son adecuados para aplicaciones de carga, pero su no degradabilidad requiere diseños que garantizan una fuerte interfase con el tejido que rodea 1. Al proporcionar estructuras que facilitan el crecimiento celular y la colonización in vivo, la vida útil de los implantes metálicos se puede prolongar 2. Implantes metálicos porosos están abiertamente materiales para la ingeniería de interfaz de tejido prometedores y también para garantizar una buena colonización de los implantes. Se han utilizado activamente como implantes ortopédicos y también como implantes traqueales 3-5. Sin emb....
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Protocolo
1. Preparación de gradientes microporos en implantes metálicos macroporosas
- Limpiar los implantes (tales como implantes hechos de perlas de titanio de grado médico con un rango de tamaño de micras 400-500, Neyco SAS, Francia) con etanol y luego someter a ultrasonidos en acetona durante 15 min.
- Diseño y fabricación de moldes de Teflón de acuerdo con el tamaño del implante y la forma (Para los experimentos estándar, se utilizan moldes cilíndricos de 1,5 cm de diámetro con una altura de 2 cm). Los moldes deben ser modular, de modo que las ciertas partes se pueden quitar durante la extracción. Tal diseño del molde asegura el control sobre el proceso ....
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Resultados
La formación de gradientes de poro
Mediante el cambio de la concentración de la solución de PLLA, es posible controlar el tamaño de los poros en el lado extraluminal de los implantes. Tamaño y forma de los poros se vio afectada significativamente por la presencia de los implantes de titanio (Figuras 1a y 1b). Tamaños de los poros oscilaron desde 40 hasta 100 micras y la utilización de concentraciones más bajas resultaron en poros más pequeños. Considerando que,.......
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Discusión
Gradientes de poro son herramientas importantes en la ingeniería de tejidos interfaz y el sistema descrito aquí se pueden usar solos o en combinación con implantes metálicos para formar gradiente de poro para estudiar la migración celular. El sistema no requiere ninguna configuración adicional o equipo adicional, excepto una campana de extracción química para manejar disolventes orgánicos, por lo tanto, se puede aplicar en los laboratorios de biología. Polímeros similares, tales como poli (ácido glicólico) (PGA), poli (.......
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Divulgaciones
NE Vrana es un empleado de Protip SAS.
Agradecimientos
Los autores desean agradecer al Dr. Andre Walder y Nicolas Perrin para la fabricación de implantes de titanio, K. Benmlih para la acumulación de los moldes de teflón y el Dr. G. Prevost por su ayuda con los experimentos con animales. También reconocemos la región de Alsacia y PMNA (Pole Materiaux et Nanociencias d'Alsace) para la contribución financiera.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Reactivo | |||
| Dioxano | Sigma-Aldrich | 360481 | Material tóxico, Estrictamente bajo el capó químico |
| PLLA i. Poli(L-lactida) viscosidad inherente ~0.5 dl/g ii. Viscosidad inherente de poli(L-lactida) ~2.0 dl/g | Sigma-Aldrich | 94829, 81273 | La elección del peso molecular y la viscosidad inherente depende de la aplicación. |
| PRONOVA UP LVG (Alginato de sodio) | Novamatrix | 4200006 | Baja viscosidad (20-200 mPa.s) |
| Colágeno tipo I (Bovino) | Simatasa | CBPE2US100 | |
| Pen/Estreptococo, Fungizone | Promocell | C42020 | |
| Genipin | Wako | 0703021 | |
| Sondas de nitruro de silicio con una constante de resorte de 0,03 N.m-1. | Ácido | Bruker MSCT | |
| para HPLC, ≥ 99.0% | Sigma-Aldrich | 302031 | material peligroso, siga cuidadosamente la MSDS |
| Acetonitrilo, para HPLC, ≥ 99.9% | Sigma-Aldrich | 34998 | |
| Calceína-AM | Invitrogen | C3100MP | |
| PKH26 Kit de enlace de células fluorescentes rojas para el etiquetado general de membranas celulares | Sigma-Aldrich | PKH26GL | |
| conejo Kit ELISA de proteína C reactiva (CRP) | Genway Bio | GWB-9BF960 | |
| DMSO, biorreactivo, ≥ 99.7% | Sigma-Aldrich | D2650 | |
| Equipment | |||
| Multimode Microscopio IV Microscopio de fuerza atómica | Bruker | ||
| Procise | Applied Biosystems | ||
| Ultima 3000 | Dionex | ||
| Microscopio electrónico de barrido Hitachi TM 100 | Hitachi | ||
| Microscopio láser de barrido confocal Zeiss LSM 510 | Zeiss | ||
Tabla 1. Lista de Materiales y Reactivos. |
Referencias
- Hollister, S. J. Porous scaffold design for tissue engineering. Nat. Mater. 4, 518-524 (2005).
- Ryan, G., Pandit, A., Apatsidis, D. P. Fabrication methods of porous metals for use in orthopaedic applications. Biomaterials. 27, 2651-2670 (2006).
- Schultz, P., Vautie....
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Reimpresiones y permisos
