Name: Tri-capa electrospinning que imita la arquitectura nativa arterial con policaprolactona, elastina, colágeno y: un estudio preliminar (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-01-04T16:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 47 s
Description: Aprende electrohilado tricapa para ingeniería de tejidos vasculares usando policaprolactona, elastina y colágeno. Este método permite ajustar propiedades mecánicas en cada capa para optimizar injertos arteriales.

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<ol><li> Antes de electrospinning, colágeno, a partir de 6 meses dermis bovina, debe ser extraído por medio de un proceso basado en ácido acético. Este colágeno extraído se purifica a través de una serie posterior de las disoluciones, las precipitaciones, y diálisis. Una vez que el colágeno liofilizado es, el proceso de electrospinning puede comenzar. </li><li> Tres materiales están concentrados: policaprolactona (PCL), elastina (ELAS) y colágeno (COL). Estos materiales serán por separado disuelto en 1,1,1,3,3,3 hexafluoro-2-propanol (HFP, Islas Turcas y Caicos Estados Unidos) a concentraciones de 100 mg / ml, 200 mg / ml, y 70 mg / ml, respectivamente. </li><li> Los materiales se mezclan en cinco viales de centelleo diferentes relaciones volumétricas de 98-2-0 PCL-ELAS-COL (íntima), 45-45-10, 55-35-10, 65-25-10 y PCL-ELAS COL- (medios), y 70-0-30 PCL-ELAS-COL (adventicia). </li><li> Para los ensayos de tracción uniaxial y las pruebas individuales capa de cumplimiento, cada uno de los materiales se electrospun individual, mientras que varias capas injertos vasculares para estallar, retención de la sutura, y la prueba de conformidad se electrospun de una configuración de 3 a 1. Uniaxial andamios de ensayos de tracción son planas y rectangulares (2,5 cm de ancho x 10,2 cm de largo x 0,3 cm de espesor), ya que los dos mandriles mm de diámetro, utilizado para electrospin capas individuales y los injertos de varias capas eran demasiado pequeños para la perforación de muestras de ensayo. </li><li> Por tanto electrospinning individuales y de múltiples capas, las soluciones de polímeros fueron cargados en un plástico de 3 ml jeringa Becton Dickinson, con un 18 calibre romo punta de la aguja, y se coloca en una bomba de jeringa a un ritmo dispensario conjunto. Las tasas individuales de electrospinning se establece en 4 ml / hora, mientras que las tasas de varias capas electrospinning fueron variadas en función de la transición y la capa. Caudales y volúmenes fueron como tal: la íntima fue electrospun a un ritmo de 4 ml / hora y un volumen de 0,5 ml seguido por una transición que combina ambas jeringas íntima y media de 0,2 ml a 2 ml / hora cada uno. La jeringa íntima fue cerrado luego de la capa media y se le permitió girar por 0.6 ml a 4 ml / h seguido por una transición entre la media y la adventicia de 0,2 ml de solución de polímero en 2 ml / hora cada uno. Finalmente, los medios de comunicación se detuvo y la adventicia se le permitió girar por 0.4 ml a 4 ml / hr. </li><li> Todas las muestras fueron entrecruzados en 50 mM de EDC durante 18 horas antes de cualquier prueba 1. </li><li> Ensayo de tracción uniaxial se realizó en seis muestras de una hoja electrospun hidratado en PBS durante 24 horas. &quot;Hueso de perro&quot;, las muestras fueron perforados en forma de esteras electrospun y probado en un sistema MTS Bionix pruebas de 200 con una célula de carga de 100 N y una tasa de extensión de 10,0 mm / min. Pico de estrés, el módulo, y alargamiento a la rotura se calcula utilizando la versión TestWorks 4. </li><li> Pruebas de sutura de retención se realizó en seis muestras de 2 mm de diámetro interior tubular de seis injertos electrospun diferentes, empapado en PBS durante 24 horas a 37 ° C, en un sistema MTS Bionix pruebas de 200 con una célula de carga de 50 N (MTS Systems Corp.) y una tasa de extensión de 150,0 mm / min, de acuerdo con la recta a través de procedimiento que se describe en el American National Standards Institute 2. 5-0 comercial PDS II sutura monofilamento violeta se puso 2 mm desde el final de la muestra y se extendió hasta la sutura se había retirado a través del injerto. La carga máxima se registró en gramos-fuerza con la versión TestWorks 4. </li><li> Prueba de fuerza de ráfaga se llevó a cabo en seis muestras de seis injertos electrospun diferentes. Tubos de estallar, 2-3 cm de longitud, se hidrataron en PBS, equipado a más de 1,5 mm de diámetro pezones conectado al dispositivo, y se fija con sutura de seda 2-0. Se introdujo aire en el sistema, aumentando la presión a una velocidad de 5 mmHg / s hasta los tubos de explosión 2. Los resultados se presentan como la presión en mmHg en la que los tubos rotos. </li><li> La distensibilidad dinámica se determinó por seis injertos de 2 mm de diámetro interior tubular tomada de seis injertos electrospun diferentes en una longitud de 3 cm por debajo de simular las condiciones fisiológicas. Ambas capas individuales y de múltiples capas construcciones tubulares se electrospun y probado en las mismas condiciones. Las muestras fueron probadas en una ingeniería de tejidos inteligentes a través de la estimulación mecánica (elementos) biorreactor desarrollado por las tecnologías de crecimiento de tejido lleno de PBS a 37 ° C. El biorreactor siempre un cambio cíclico de presión de 1 Hz en el interior del injerto, en el que tres diferentes niveles de presión de 90/50, 120/80 y 150/110 mmHg sistólica / diastólica fueron investigados 2, 3. </li></ol> Resultados representante Cuando los protocolos electrospinning se llevan a cabo correctamente, el producto final debe ser un tubo suave y sin fisuras, sin signos iniciales de la delaminación entre las capas. Cuando los ensayos de tracción uniaxial, pruebas de estallido fuerza, las pruebas de sutura de retención, y las pruebas de cumplimiento se llevan a cabo, los resultados deben indicar que a medida que la rigidez de capa media es mayor, con cantidades reducidas de la elastina, las propiedades mecánicas asociadas deben demostrar un tubo rígido.

<ol><li>McClure, M. J., Sell, S. A., Barnes, C. P., Bowen, W. C., Bowlin, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cross-linking+Electrospun+Polydioxanone-Soluble+Elastin+Blends%3A+Material+Characterization%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Engineered+Fibers+and+Fabrics%22%5BJournal%5D)">Cross-linking Electrospun Polydioxanone-Soluble Elastin Blends: Material Characterization.</a> Journal of Engineered Fibers and Fabrics. 3, 1-10 (2008).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Cardiovascular+implants+-+Vascular+graft+protheses%22">Cardiovascular implants - Vascular graft protheses</a>. VP20, AAMI Press. Bethesda, MD. (1994).</li>
<li>McClure, M. J., Sell, S. A., Simpson, D. G., Walpoth, B. H., Bowlin, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+three-layered+electrospun+matrix+to+mimic+native+arterial+architecture+using+polycaprolactone%2C+elastin%2C+and+collagen%3A+A+preliminary+study%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">A three-layered electrospun matrix to mimic native arterial architecture using polycaprolactone, elastin, and collagen: A preliminary study.</a> Acta Biomater. , (2010).</li>
</ol>

Varios autores han Estados Unidos y patentes internacionales pendientes relativas a la tecnología presentada en este manuscrito, y esta tecnología ha sido licenciada a Organogenesis, Inc.

La parte más crítica de este estudio es el proceso de electrospinning. Cuando se utiliza un 3-1 de entrada y salida de la boquilla, arco y la pérdida de carga puede ocurrir. Si esto ocurre, la tensión asociada con el polímero que está girando disminuirá, haciendo soldado, &quot;húmedo&quot;, las fibras y la creación de la delaminación entre cada una de las tres capas. Por lo tanto, de acuerdo potenciales eléctricos son esenciales para obtener un ideal de múltiples capas del tubo. Desajuste d...

<table><tbody><tr><td>Policaprolactona</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Elastina</td><td>Elastin Products Company</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Colágeno</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ácido acético</td><td>Fisher Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cloruro de sodio</td><td>Fisher Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>TRIS</td><td>Fisher Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Centrífuga Avanti J-HC de 6 L</td><td>Beckman Coulter Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>1,1,1,3,3,3 hexafluoro-2-propanol</td><td>TCI America</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Jeringa de 3 ml de Becton Dickinson</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fuente de alimentación montable en bastidor CZE1000R</td><td>Spellman</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bomba de jeringa de alta presión</td><td>Cole-Parmer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>1-etil-3-(3-dimetilaminopropil)-carbodiimida</td><td>Pierce, Thermo Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Etileno al 70 %</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Software ImageTool 3.0</td><td>Software gratuito proporcionado por UTHSCSA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Microscopio electrónico de barrido</td><td>Carl Zeiss, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sistema de pruebas MTS Bionix 200</td><td>MTS Systems Corp.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>TestWorks versión 4</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Biorreactor de ingeniería tisular inteligente mediante estimulación mecánica (ITEMS)</td><td>Tissue Growth Technologies</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

tri-capa electrospinning que imita la arquitectura nativa arterial con policaprolactona, elastina, colágeno y: un estudio preliminar

Tri-layered Electrospinning to Mimic Native Arterial Architecture using Polycaprolactone, Elastin, and Collagen: A Preliminary Study

A lo largo de la arteria nativa, el colágeno y la elastina desempeñan un papel importante, proporcionando una red troncal mecánica, evitando la rotura del recipiente, y promover la recuperación en deformaciones pulsátil. El objetivo de este estudio fue el de imitar la estructura de la arteria nativa mediante la fabricación de un conducto electrospun compuesta de varias capas de poli (caprolactona) (PCL) con la adición de elastina y colágeno, con mezclas de 45-45-10, 55-35 - 10 y 65-25-10 PCL-ELAS-COL para demostrar las propiedades mecánicas del tejido arterial indicativo nativos, sin dejar de ser propicio para la regeneración de los tejidos. Injertos de conjunto y las capas individuales se analizaron mediante el ensayo de tracción uniaxial, el cumplimiento dinámico, retención de la sutura, y la resistencia a la rotura. Los resultados revelaron que el cumplimiento de los cambios en la capa media / media cambiado el comportamiento general del injerto con todo el cumplimiento de los valores de injerto que van desde 0,8 hasta 2,8% / 100 mmHg, mientras que los resultados demostraron una amplia uniaxial módulo promedio de 2,0 a 11,8 MPa. Tanto los datos del módulo y el cumplimiento de mostrar los valores dentro del rango de la arteria nativa. Modelos matemáticos se llevó a cabo para mostrar cómo los cambios en la rigidez de la capa de afectar el estrés en general pared circunferencial, y como ayuda de diseño para lograr la mejor combinación mecánica de los materiales. En general, los resultados indicaron que un injerto puede ser diseñado para imitar una estructura de tres capas mediante la alteración de las propiedades de capa.

El objetivo de este estudio fue simular el nativo de tres arquitectura en capas de la pared arterial. Para lograr esto, electrospinning se empleó con el uso de un 3-1 (input-output) de la boquilla y mezclas de policaprolactona, elastina y colágeno.

Tri-capa electrospinning que imita la arquitectura nativa arterial con policaprolactona, elastina, colágeno y: un estudio preliminar

A lo largo de la arteria nativa, el colágeno y la elastina desempeñan un papel importante, proporcionando un soporte mecánico, previniendo la ruptura del vaso y promoviendo la recuperación...

El objetivo general del siguiente experimento es observar cómo los cambios en las propiedades de los materiales de diferentes capas pueden afectar las propiedades mecánicas generales del injerto. Esto se logra preparando soluciones poliméricas naturales y sintéticas para proporcionar parámetros óptimos de electrohilado. Como segundo paso, las soluciones deben combinarse en proporciones específicas, lo que provocará el cambio deseado en las propiedades del material.A continuación, gire electrostáticamente las soluciones sobre un mandril cilíndrico para crear una estructura multicapa con propiedades mecánicas variables. Se obtienen resultados que muestran cambios en las propiedades mecánicas según la compliancia, la resistencia al nacimiento, la retención de sutura, la prueba de tracción uniaxial y el análisis matemático. Hola, mi nombre es Michael McClure.Hoy voy a hablarles sobre la esponja electrohilada de tres capas de los injertos. Una de las principales ventajas de nuestra técnica frente a otras, como los injertos vasculares singulares, es nuestra capacidad para ajustar con precisión las propiedades del material en capas individuales, afectando así las propiedades generales del

tri-layered-electrospinning-to-mimic-native-arterial-architecture

Research

Investigación

JoVE Journal

Bioengineering

Bioingeniería

El proceso de electrospinning polímeros de ingeniería de tejidos y cultivos celulares se trata en este artículo. En concreto, el electrospinning de macrómeros fotorreactivos con capacidades de procesamiento adicional de photopatterning y electrospinning multi-polímero se describe.

Electrospinning andamios fibroso polímero para ingeniería de tejidos y cultivos celulares

Andamios electrospun puede ser procesado post-producción para aplicaciones de ingeniería de tejidos. Aquí se describen los métodos para hacer girar los andamios complejos (por hilado consecutivos), para la fabricación de andamios más gruesas (por el multi-capas usando calor o recocido de vapor), para lograr la esterilidad (la producción aséptica o esterilización de la post-producción) y para la consecución de adecuadas propiedades biomecánicas.

Postproducción de procesamiento de las Fibras electrospun de Ingeniería de Tejidos

Se informó de síntesis y fabricación de fibras electrohiladas largos que abarcan un área de depósito más grande a través de un colector de nuevo diseño de un nuevo polímero biodegradable llamado poli (glicerol-dodecanoato) (PGD). Las fibras fueron capaces de apoyar el crecimiento de células derivadas de células madre pluripotentes de ratón.

Electrospun fibroso Andamios de poli (glicerol-dodecanodioato) de Ingeniería Neural Los tejidos de las células madre embrionarias de ratón

A continuación, presentamos un protocolo para fabricar nanofibras andamios electrospun con organización gradated de fibras y explorar sus aplicaciones en la regulación de la morfología celular / orientación. Gradientes con respecto a las propiedades físicas y químicas de las nanofibras andamios ofrecen una amplia variedad de aplicaciones en el campo biomédico.

Electrospun nanofibras andamios con gradaciones en Organización de fibra

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Adaptación del Proceso Electrohilado para proporcionar tres ambientes únicos para un Tri-capa<em&gt; In Vitro</em&gt; Modelo de la pared de la vía aérea

Los materiales poliméricos superhidrofóbicos bidimensionales y tridimensionales se preparan mediante electrohilado o electropulverización de polímeros biodegradables mezclados con un polímero de menor energía superficial de composición similar.

Fabricación superhidrófobas materiales poliméricos para aplicaciones biomédicas

Este protocolo sirve como una guía completa para la fabricación de andamios mediante electrospinning con polímero se funde en un modo de escritura directa. Sistemáticamente el proceso del esquema y definir la configuración de los parámetros apropiados para lograr arquitecturas específicas andamio.

Escritura de Electrospinning de andamios Poly(ε-caprolactone) tridimensional con morfologías controlables para aplicaciones de ingeniería de tejidos del derretimiento

Aquí, presentamos un método modificado de electrospinning para fabricar injertos vasculares PCL con fibras gruesas y los poros grandes y para describir un protocolo para evaluar el desempeño en vivo en un modelo de rata de reemplazo de la aorta abdominal.

Implantación de injertos vasculares Electrospun con estructura optimizada en un modelo de rata

Este artículo demuestra la técnica de expansión de una estera de nanofibras electrospun (2D) tradicional, dos dimensiones en un andamio de tres dimensiones (3D) a través de la despresurización de subcritical CO2 líquido. Estos andamios aumentados son 3D, cerca mímica celular nanotopographic señales y preservar las funciones de las moléculas biológicas encapsuladas dentro de las nanofibras.

Extensión de esteras de nanofibras Electrospun de dos dimensiones en tres dimensiones andamios

El método presentado ofrece una forma innovadora de diseñar estructuras de fibras biomiméticas en andamios tridimensionales (3D) (por ejemplo, valvas de válvulas cardíacas). Se utilizaron geometrías conductoras impresas en 3D para determinar la forma y las dimensiones. La orientación y las características de la fibra fueron ajustables individualmente para cada capa. Se pueden fabricar varias muestras en una sola configuración.

Combinación de impresión 3D y electrohilado para fabricar folletos biomiméticos de válvulas cardíacas

Aprende electrohilado tricapa para ingeniería de tejidos vasculares usando policaprolactona, elastina y colágeno. Este método permite ajustar propiedades mecánicas en cada capa para optimizar injertos arteriales.

Tri-capa electrospinning que imita la arquitectura nativa arterial con policaprolactona, elastina, colágeno y: un estudio preliminar (Video) | JoVE Journal

Tri-capa electrospinning que imita la arquitectura nativa arterial con policaprolactona, elastina, colágeno y: un estudio preliminar

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