Modelli di mammiferi in vivo di difetti ossei critici dimensioni sono essenziali per i ricercatori che studiano i meccanismi di guarigione e terapie ortopediche. Qui, presentiamo un protocollo per la creazione di difetti riproducibile, segmentale, femorale in ratti stabilizzati con fissatore esterno.
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Articolo metodologico
Un modello affidabile e riproducibile critiche medie femorale difetto segmentale in ratti stabilizzato con un Fixator esterno personalizzato
In questo articolo
Sommario
Abstract
Ricerca ortopedica si basa pesantemente su modelli animali per lo studio dei meccanismi dell'osso che guarisce in vivo , nonché di studiare le nuove tecniche di trattamento. Critica e medie difetti segmentali sono difficili da trattare clinicamente, e gli sforzi di ricerca potrebbero beneficiare di un affidabile, ambulatorio modello piccolo animale di un difetto segmentale femorale. In questo studio, presentiamo un protocollo chirurgico ottimizzato per la creazione di costante e riproducibile di un difetto della diafisi critico di 5 mm in un femore di ratto stabilizzato con un fixator esterno. L'ostectomia della diafisi è stato effettuato usando una maschera personalizzata per posizionare i 4 fili di Kirschner bicortically, che sono stati stabilizzati con un dispositivo adattato fixator esterno. Una sega oscillante dell'osso è stata utilizzata per creare il difetto. O una spugna di collagene da solo o una spugna di collagene con rhBMP-2 è stata impiantata nel difetto, e la guarigione ossea è stata monitorata per 12 settimane con le radiografie. Dopo 12 settimane, i ratti sono stati sacrificati, e l'analisi istologica è stata effettuata sul controllo asportato e trattati femori. I difetti ossei contenenti solo spugna di collagene provocato non-Unione, mentre rhBMP-2 trattamento ha reso la formazione di un rimodellamento dell'osso periostale insensibile e nuovo. Fissazione di animali ben recuperata dopo l'impianto ed esterna ha avuto successo nella stabilizzazione dei difetti femorali per 12 settimane. Questo modello semplificato chirurgico potrebbe essere applicato facilmente per studiare la guarigione ossea e testare nuovi biomateriali ortopedici e terapie rigenerative in vivo.
Introduzione
Chirurgia ortopedica traumatologica si concentra sul trattamento di una vasta gamma di fratture complesse. Critica diafisarie segmentale difetti hanno dimostrato difficili da trattare clinicamente a causa la diminuita capacità rigenerativa del muscolo circostante e periostio, nonché il fallimento di localizzato l'angiogenesi1. Tecniche di trattamento moderno includono fissaggio operatorio con l'innesto dell'osso, in ritardo l'innesto dell'osso (Masquelet), trasporto di osso, fusione o amputazione2,3,4. Nella maggior parte dei pazienti che presentano un....
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Protocollo
I ratti utilizzati in questo studio ha ricevuto la cura quotidiana conformemente agli orientamenti AVMA per l'eutanasia degli animali: 2013 edizione16. Il Comitato di impiego presso l'Università di Wisconsin-Madison e istituzionali Animal Care valutato e approvato questo protocollo sperimentale prima di inizio del progetto.
1. gli animali
- Utilizzare i ratti maschii di Sprague-Dawley nazionali pesa circa 350 g.
2. preparazione di Bone Morphogenetic Protein-2 (rhBMP-2) imbevuto di spugna ponteggi
Nota: Preparazione di Scaffold dovrebbe verificarsi so....
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Risultati
Gli ambulatori sono stati effettuati in circa un'ora da un chirurgo con l'aiuto di un assistente. Dopo l'ottimizzazione chirurgica, complicazioni intra - e postoperatorie sono stati notevolmente ridotti al minimo e utilizzano dell'apparato jig assicurata dimensione consistente (5 x 3 x 3 mm) e la localizzazione dei difetti femorali. Ratti sono stati ambulatorio immediatamente dopo il recupero dall'anestesia e non sembrano avere alcun alterato pattern comportamentali; loro andatura non era.......
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Discussione
Piccoli modelli animali di lesioni ortopediche quali fratture ossee completa attivare ricerca che Esplora i meccanismi di osteogenesi e di valutare il potenziale terapeutico di biomateriali20. Questo studio presenta un topo difetto segmentale modello stabilizzato da un fixator esterno personalizzato che un team lab e ingegneria biomedica può facilmente riprodurre per ulteriori studi di portante osteosynthetic riparazione ossea.
Gli studi precedenti usando comunemente di.......
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Dichiarazioni
Gli autori non dichiarano concorrenti interessi finanziari o vantaggi. Non ci sono stati nessun benefici ricevuti direttamente o indirettamente dagli autori di questo articolo.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato supportato da un Grant attrezzature NIH 1S10OD023676-01 supporto aggiuntivo fornito attraverso reparti di Ortopedia e riabilitazione dell'Università del Wisconsin e la facoltà di medicina e sanità pubblica. Vogliamo riconoscere la UW Carbone Cancer Center Support Grant P30 CA014520 e uso del loro piccolo Animal Imaging Facility, nonché NIH Training Grant 5T35OD011078-08 per il supporto di H. Martin. Ringraziamo anche Michael e Mary Sue Shannon per il loro supporto del partenariato rigenerazione muscolo-scheletrico.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Soluzione salina sterile allo 0,9% | Baxter | 2F7124 | Utilizzato per l'irrigazione della ferita e la reidratazione |
| 10% di iodio/povidone | Carefusion | 1215016 | Utilizzato per preparare la pelle |
| 10% di formalina tamponata neutra | VWR | 89370094 | Utilizzato come fissativo |
| Filo kirschner non filettato da 1 mm | DePuy Synthes | VW1003.15 | Sterilizzato, utilizzato per il perno |
| più prossimaleFilo kirschner filettato da 1 mm | DePuy Synthes | VW1005.15 | Sterilizzato, utilizzato per le 3 fessure dei perni più distali |
| Garza 2x2 | Covidien | 4006130 | Sterilizzato, utilizzato per preparare la pelle e assorbire il sangue |
| 4-0 Vicryl Suture | Ethicon | 4015304 | Utilizzato per chiudere gli strati muscolari e cutanei |
| 4-40 x 0,25", 18-8 viti a testa tonda in acciaio inossidabile | Generico | Fissatore esterno montaggio | |
| 4200 Avvitatore a batteria | Stryker | OR-S-4200 | Utilizzato per forare fili kirschner |
| Garza 4x4 | Covidien | 1219158 | Sterilizzato, utilizzato per assorbire il sangue |
| 70 % Etanolo | Utilizzato per preparare | ||
| la pelle Baytril | Bayer Healthcare LLC, Divisione salute animale | 312.10010.3 | Aggiunto all'acqua come antibiotico |
| Cefazolin | Hikma Prodotti farmaceutici | 8917156 | Antibiotico pre-operatorio |
| CleanCap Gaussia Luciferase mRNA (5moU) | TriLink Biotechnologies | L-7205 | mRNA modificato che codifica per Gaussia Luciferasi, tenere sul ghiaccio durante l'uso |
| Celenterazina nativa | NanoLight Technology | 303 | Substrato per Guassia Luciferasi, utilizzato per valutare l'attività della luciferasi in vivo |
| Doppio unguento antibiotico | Johnson & Johnson consumer Inc | 8975432 | Applicato ai siti di spillo post-operatorio come cura delle ferite |
| Microblade a doppio taglio | Stryker | 5400-003-410 | Utilizzato per creare un difetto di 5 mm nel femore |
| Acido etilendiammine tetraacetico (EDTA) | Fisher | BP120-500 | Utilizzato per decalcificare l'osso per prepararsi all'istologia |
| Buprenorfina a rilascio prolungato | ZooPharm | Utilizzato come sollievo dal dolore di 3 giorni | |
| Fenestrato tende | 3M | 1204025 | Utilizzato per stabilire il campo sterile |
| Cavo del manipolo per TPS | Stryker | OR-S-5100-4N | Utilizzato per creare un difetto di 5 mm nel |
| femore Cuscinetto riscaldante | K& H Pet Products | 121239 | Mantenimento della temperatura corporea di ratto |
| Cacciavite a testa esagonale | Wiha | 263/1/16 " X 50 | Serraggio del fissatore esterno |
| Camera di induzione | Anestesia generica | per ratti | |
| Infondere la spugna di collagene con proteina morfogenica ossea umana ricombinante-2 | Medtronic | 7510200 | Trattamento clinicamente rilevante utilizzato come controllo positivo |
| Isoflurane | Clipper | 10250 | Anestesia per ratti |
| IVIS | Perkin Elmer | 124262 | Modalità di imaging a bioluminescenza |
| Jig | Personalizzato | Utilizzato per posizionare perni bicorticali | |
| Lipofectamine MessengerMAX | Fisher Scientific | LMRNA003 agente complessante dell'mRNA che consente la somministrazione di mRNA | |
| Sensorcaine-MPF (Bupivicane (0,25%) ed epinefrina (1:200.000)) | APP Pharmaceuticals, LLC | NDC 63323-468-37 | Applicato al sito chirurgico per alleviare il dolore e la vasocostrizione |
| Acqua sterile | Hospira | 8904653 | Utilizzato come solvente per la polvere di cefazolina |
| Piastre fissatrici esterne in titanio | su misura | in casa con rottami di titanio e fresatrice | |
| Total Performance System (TPS) Console | Stryker | OR-S-5100-1 | Utilizzato per creare un difetto di 5 mm nel femore |
| TPS MicroSaggital Saw | Stryker | OR-S-5100-34 | Utilizzato per creare un difetto di 5 mm nel femore |
| Ultrafocus Faxitron con DXA | Faxitron | Modalità di imaging radiografico ad alta risoluzione | |
| Dieta per ratti Uniprim | Envigo | TD.06596 | Dieta per ratti medicata |
| Interruttore universale per TPS | Stryker | OR-S-5100-9 | Utilizzato per creare 5 mm difetto nel femore |
| Vetbond Tissue Adhesive | 3M | 1469 | Chiusura cutanea |
Riferimenti
- Filipowska, J., Tomaszewski, K. A., Niedźwiedzki, Ł, Walocha, J. A., Niedźwiedzki, T. The role of vasculature in bone development, regeneration and proper systemic functioning. Angiogenesis. 20 (3), 291-302 (2017).
- Charalambous, C. P., Akimau, P., Wilkes, R. A.
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Ristampe e permessi
