In questo video, dimostreremo tecniche di modificazione per porosi impianti metallici per migliorare la loro funzionalità e per controllare la migrazione delle cellule. Le tecniche includono lo sviluppo di gradienti pori per controllare il movimento delle cellule in 3D e produzione di membrana basale imita per controllare il movimento delle cellule in 2-D. Inoltre un metodo HPLC-based per il monitoraggio integrazione dell'impianto in vivo mediante analisi delle proteine del sangue è descritto.
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Articolo metodologico
Modifica multi-scala di impianti metallici con gradienti poro, polielettroliti e il loro monitoraggio indiretto
In questo articolo
Sommario
Abstract
Impianti metallici, in particolare impianti di titanio, sono ampiamente utilizzati in applicazioni cliniche. Tessuto in crescita e l'integrazione di questi impianti nei tessuti sono parametri importanti per i risultati clinici di successo. Al fine di migliorare l'integrazione del tessuto, sono state sviluppate impianti metallici porosi. Porosità aperta di schiume metalliche è molto vantaggiosa, in quanto le aree del poro possono essere funzionalizzata senza compromettere le proprietà meccaniche di tutta la struttura. Qui si descrivono le modifiche che utilizzano impianti in titanio poroso a base di microsfere in titanio. Utilizzando le proprietà fisiche intrinseche quali idrofobicità di titanio, è possibile avere gradienti pori idrofobi entro microperla impianti metallici based e allo stesso tempo di avere una membrana basale mimo basa su idrofili, polimeri naturali. Gradienti poro 3D sono formate da polimeri sintetici come acido poli-L-lattico (PLLA) mediante metodo freeze-estrazione. 2D nanofibrillar surfacce sono formati utilizzando collagene / alginato seguita da una fase di reticolazione con un reticolante naturale (genipin). Questo film nanofibrillar è stato costruito da strati con il metodo di deposizione delle due molecole di carica opposta, collagene e alginato strato (LBL). Infine, un impianto dove diverse aree possono ospitare diversi tipi di cellule, in quanto ciò sia necessario per molti tessuti multicellulari, può essere ottenuto. Da, in questo modo il movimento cellulare in direzioni diverse da diversi tipi di cellule può essere controllato. Tale sistema è descritto per il caso specifico di trachea rigenerazione, ma può essere modificata per altri organi bersaglio. Analisi della migrazione cellulare e le possibili metodi per la creazione di diversi gradienti pori vengono elaborati. Il passo successivo nella analisi di tali impianti è la loro caratterizzazione dopo l'impianto. Tuttavia, l'analisi istologica di impianti metallici è un processo lungo e ingombrante, quindi per il monitoraggio reazione host per impianti metallici in vivo di unlternative metodo basato sul monitoraggio proteine del sangue CGA e diverso è anche descritto. Questi metodi possono essere utilizzati per lo sviluppo in vitro la migrazione su misura e test di colonizzazione e di essere utilizzato anche per l'analisi di funzionalizzati impianti metallici in vivo senza istologia.
Introduzione
Attualmente sono disponibili impianti metallici sono adatti per applicazioni portanti, ma la loro non degradabilità richiede disegni che garantiscono una forte interfaccia con il tessuto circostante li 1. Prevedendo strutture che facilitano la crescita cellulare in-e la colonizzazione in vivo, la vita di impianti metallici può essere prolungato 2. Apertamente porosi impianti metallici sono materiali per l'ingegneria dei tessuti interfaccia promettenti e anche per garantire una buona colonizzazione degli impianti. Essi sono stati utilizzati attivamente, come impianti ortopedici e anche come protesi tracheali 3-5. Tuttavia,....
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Protocollo
1. Preparazione di gradienti micropori in macroporose impianti metallici
- Pulire gli impianti (ad esempio impianti in grado perle di titanio medico con una gamma di dimensioni di 400-500 micron, Neyco SAS, Francia) con etanolo e poi ultrasuoni in acetone per 15 min.
- Progettazione e produzione stampi in teflon a seconda delle dimensioni dell'impianto e la forma (per esperimenti standard sono utilizzati stampi cilindrici di 1,5 cm di diametro, con una altezza di 2 cm). Stampi devono essere modulari, in modo che le alcune parti possono essere rimossi durante l'estrazione. Tale disegno stampo assicura il controllo sul processo di estrazione fo....
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Risultati
Formazione di gradienti pori
Modificando la concentrazione della soluzione PLLA, è possibile controllare la dimensione dei pori sul lato extraluminale degli impianti. Dimensioni e la forma dei pori è stata significativamente influenzata dalla presenza di impianti in titanio (figure 1a e 1b). Dimensioni dei pori variava 40-100 micron e l'utilizzo di concentrazioni più basse hanno provocato pori più piccoli. Considerando che, nella dimensione dei pori endolum.......
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Discussione
Gradienti pori sono strumenti importanti in ingegneria tissutale di interfaccia e il sistema qui descritto possono essere usati da soli o in combinazione con impianti metallici a formare pori gradiente di studiare la migrazione cellulare. Il sistema non richiede alcuna impostazione supplementare o attrezzatura supplementare tranne sotto cappa per gestire solventi organici, così può essere applicato in laboratori di biologia. Polimeri simili come poli (acido glicolico) (PGA), poli (lattico-co-glicolico) acido (PLGA) e po.......
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Dichiarazioni
NE Vrana è un dipendente di Protip SAS.
Ringraziamenti
Gli autori desiderano ringraziare il Dott. Andre Walder e Nicolas Perrin per la produzione di protesi in titanio, K. Benmlih per l'accumulo degli stampi in teflon e Dr. G. Prevost per il suo aiuto con la sperimentazione animale. Riconosciamo anche la Regione Alsazia e PMNA (Polo Materiaux et Nanoscienze d'Alsace) per il contributo finanziario.
....Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Reagent | |||
| Dioxane | Sigma-Aldrich | 360481 | Materiale tossico, rigorosamente sotto cappa chimica |
| PLLA i. Viscosità intrinseca del poli(L-lattide) ~0.5 dl/g ii. Viscosità intrinseca del poli(L-lattide) ~2,0 dl/g | Sigma-Aldrich | 94829, 81273 | La scelta del peso molecolare e della viscosità intrinseca dipende dall'applicazione. |
| PRONOVA UP LVG (Alginato di sodio) | Novamatrix | 4200006 | Bassa viscosità (20-200 mPa.s) |
| Collagene tipo I (Bovino) | Sismatesi | CBPE2US100 | |
| Pen/Strep, Fungizone | Promocell | C42020 | |
| Genipin | Wako | 0703021 | |
| Sonde in nitruro di silicio con una costante della molla di 0,03 N.m-1. | Bruker | MSCT | |
| Acido trifluoroacetico per HPLC ,≥ 99,0% | Sigma-Aldrich 302031 | materiale pericoloso, seguire attentamente la scheda di sicurezza | |
| Acetonitrile, per HPLC, 99,9% | Sigma-Aldrich | 34998 | |
| Calcein-AM | Invitrogen | C3100MP | |
| PKH26 Kit di collegamento cellulare fluorescente rosso per l'etichettatura generale della membrana cellulare | Sigma-Aldrich | PKH26GL | |
| Rabbit C-Reactive Protein (CRP) Kit ELISA | Genway Bio | GWB-9BF960 | |
| DMSO, bioreagente, ≥ 99.7% | Sigma-Aldrich | D2650 | |
| Equipment | |||
| Multimode Nanoscope IV Microscopio a forza atomica | Bruker | ||
| Microsequenziatore Procise | Applied Biosystems | ||
| Ultima 3000 Sistema HPLC | Dionex | ||
| Microscopio elettronico a scansione Hitachi TM 100 | Hitachi | ||
| Microscopio laser a scansione confocale Zeiss LSM 510 | Zeiss | ||
Tabella 1. Elenco dei materiali e dei reagenti. |
Riferimenti
- 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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Ristampe e permessi
