Modification multi-échelle des implants métalliques avec des gradients des pores, polyélectrolytes et leur surveillance indirecte<em&gt; In vivo</em

Résumé

Dans cette vidéo, nous allons démontrer les techniques de modification pour les implants métalliques poreux pour améliorer leur fonctionnalité et de contrôler la migration cellulaire. Les techniques comprennent le développement de gradients de pores pour commander le déplacement de la cellule en 3D et de la production de la membrane basale imite pour commander le mouvement de cellule à deux dimensions. En outre, une méthode HPLC pour la surveillance en intégration de l'implant in vivo via l'analyse des protéines du sang est décrit.

Résumé

Implants métalliques, notamment des implants en titane, sont largement utilisés dans des applications cliniques. La croissance tissulaire et l'intégration de ces implants dans les tissus sont des paramètres importants pour les résultats cliniques réussies. Afin d'améliorer l'intégration des tissus, des implants métalliques poreux sont en cours d'élaboration. La porosité ouverte de mousses métalliques est très avantageux, étant donné que les zones interstitielles peuvent être fonctionnalisés, sans compromettre les propriétés mécaniques de la structure entière. Nous décrivons ici les modifications à l'aide d'implants en titane poreux à base de microbilles de titane. En utilisant les propriétés physiques inhérentes telles que l'hydrophobie de titane, il est possible d'obtenir des gradients de pores hydrophobes à l'intérieur des implants métalliques à base de microbilles et en même temps, d'avoir une membrane basale imitateur, basée sur des polymères naturels hydrophiles. Gradients de pores 3D sont constitués par des polymères synthétiques tels que l'acide poly-L-lactique (PLLA) par la méthode de congélation-extraction. 2D nanofibrillar surles faces sont formées à l'aide de collagène / alginate suivie d'une étape de réticulation avec un agent de réticulation naturel (génipine). Ce film nanofibrillar a été construite par couche par couche (LBL) du procédé de dépôt des deux molécules de charge opposée, le collagène et l'alginate. Enfin, un implant où les différentes zones peuvent accueillir différents types de cellules, comme cela est nécessaire pour de nombreux tissus multicellulaires, peut être obtenue. Par ce moyen mouvement cellulaire dans des directions différentes en différents types de cellules peut être contrôlée. Un tel système est décrit dans le cas spécifique de la trachée régénération, mais il peut être modifié pour d'autres organes cibles. L'analyse de la migration cellulaire et les méthodes possibles pour créer différents gradients de pores sont élaborés. La prochaine étape dans l'analyse de ces implants est leur caractérisation après l'implantation. Cependant, l'analyse histologique des implants métalliques est un processus long et fastidieux, donc pour le suivi réaction de l'hôte à des implants métalliques in vivo une unelternative méthode basée sur le suivi de protéines sanguines CGA et différent est également décrite. Ces méthodes peuvent être utilisées pour le développement de la migration sur mesure vitro et des essais de colonisation dans et également être utilisés pour l'analyse des implants métalliques fonctionnalisés in vivo sans histologie.

Introduction

Actuellement implants métalliques disponibles conviennent aux applications porteurs, mais leur non-dégradabilité nécessitent conceptions qui garantissent une interface forte avec le tissu qui les entoure ^1. En prévoyant des structures qui facilitent la croissance cellulaire et la colonisation in vivo, la durée de vie des implants métalliques peut être prolongée ^2. Implants métalliques ouvertement poreux sont des matériaux pour l'ingénierie de l'interface tissu prometteurs et aussi pour assurer une bonne colonisation des implants. Ils ont été utilisés activement que les implants orthopédiques et implants aussi trachéales ^3-5....

Protocole

1. Préparation des gradients micropores implants métalliques macroporeuses

1. Nettoyez les implants (tels que les implants faits de billes de titane de qualité médicale avec une gamme de taille de 400-500 um, Neyco SAS, France) à l'éthanol puis soniquer dans l'acétone pendant 15 min.
2. Conception et fabrication des moules en Téflon selon la taille de l'implant et de la forme (Pour les expériences classiques, des moules cylindriques de 1,5 cm de diamètre avec une hauteur de 2 cm sont utilisés). Les moules doivent être modulaire, de sorte que les certaines parties peuvent être retirées au cours de l'extraction. Une telle conception du mo....

Résultats

Formation des gradients pores

En modifiant la concentration de la solution PLLA, il est possible de contrôler la taille des pores du côté extraluminal des implants. La taille des pores et la forme a été significativement affectée par la présence d'implants en titane (figures 1a et 1b). Taille des pores varie de 40 à 100 um et l'utilisation de plus faibles concentrations ont donné lieu à des pores plus petits. Considérant que, la taille des pores du côté.......

Discussion

Gradients pores sont des outils importants dans l'ingénierie tissulaire de l'interface et le système décrit ici peut être utilisé seul ou en combinaison avec des implants métalliques pour former des pores gradient d'étudier la migration cellulaire. Le système ne nécessite aucun réglage supplémentaire ou matériel supplémentaire, sauf une hotte à manipuler des solvants organiques, donc elle peut être appliquée dans les laboratoires de biologie. Polymères similaires tels que le poly (acide glycolique) (PGA), le.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Réactif
Dioxane	Sigma-Aldrich	360481	Matière toxique, strictement sous capot chimique
PLLA i. Viscosité inhérente du poly(L-lactide) ~0,5 dl/g ii. Viscosité inhérente du poly(L-lactide) ~2,0 dl/g	Sigma-Aldrich	94829, 81273	Le choix du poids moléculaire et de la viscosité inhérente dépend de l’application.
PRONOVA UP LVG (Alginate de sodium)	Novamatrix	4200006	Faible viscosité(20-200 mPa.s)
Collagène de type I (Bovin)	Symatese	CBPE2US100
Pen/Strep, Fungizone	Promocell	C42020
Genipin	Wako	0703021
Sondes en nitrure de silicium avec constante de ressort de 0,03 N.m-1.	Bruker	MSCT
Acide trifluoroacétique pour HPLC ,&ge ; 99.0 %	Sigma-Aldrich	302031	Matières dangereuses, Veuillez suivre attentivement les fiches signalétiques
Acétonitrile, pour HPLC ,&ge ; 99.9 %	Sigma-Aldrich	34998
Calcein-AM	Invitrogen	C3100MP
PKH26 Kit de liaison cellulaire fluorescente rouge pour le marquage général de la membrane cellulaire	Sigma-Aldrich	PKH26GL
Rabbit C-Reactive Protein (CRP) Kit ELISA	Genway Bio	GWB-9BF960
DMSO, Bioréactif, &ge ; 99.7 %	Sigma-Aldrich	D2650
Equipment
Microscope multimode Nanoscope IV Atomic Force Microsequencer	Bruker
Procise	Applied Biosystems
Ultima 3000 Système HPLC	Dionex
Microscope électronique à balayage Hitachi TM 100	Hitachi
Microscope laser confocal à balayage Zeiss LSM 510	Zeiss
Tableau 1. Liste des matériaux et réactifs.