Name: Tri-strato Electrospinning di Mimic nativa Architettura arteriosa utilizzando Policaprolactone, elastina e collagene: uno studio preliminare (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-01-04T16:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 47 s
Description: Scopri l'elettrofilatura tri-strato per replicare l'architettura arteriosa nativa utilizzando policaprolactone, elastina e collagene. Questo metodo ottimizza le proprietà meccaniche dei graft vascolari per l'ingegneria tessutale.

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Vorremmo ringraziare l&#39;American Heart Association Mid-Atlantic di affiliazione (0555407U, GLB) per il finanziamento.

<ol><li> Prima di electrospinning, collagene, da 6 mesi corion bovina, deve essere estratto con un processo a base di acido acetico. Questo collagene estratto viene poi purificato attraverso una serie successiva di dissoluzioni, precipitazioni e dialisi. Una volta che il collagene è liofilizzato, il processo di electrospinning può iniziare. </li><li> Tre materiali sono ammassati: policaprolattone (PCL), elastina (ELAS), e collagene (COL). Questi materiali saranno separatamente sciolto in 1,1,1,3,3,3 esafluoro-2-propanolo (HFP, TCI America) a concentrazioni di 100 mg / ml, 200 mg / ml, e 70 mg / ml, rispettivamente. </li><li> I materiali sono miscelati in cinque fiale di scintillazione diversi rapporti volumetrici di 98-2-0 PCL-ELAS-COL (intima), 45-45-10, 55-35-10, 65-25-10 e PCL-ELAS-COL (media), e 70-0-30 PCL-ELAS-COL (avventizia). </li><li> Per le prove di trazione uniassiale e singoli test di conformità di livelli, ciascuno dei materiali è stato singolarmente elettrofilate, mentre innesti vascolari multistrato per scoppiare, la ritenzione di sutura, ei test di conformità sono stati elettrofilate da una configurazione 3 a 1. Prove di trazione monoassiale ponteggi erano piatti e rettangolari (2,5 cm di larghezza x 10,2 cm di lunghezza x 0,3 cm di spessore) in quanto la mandrini da 2 mm di diametro utilizzato per electrospin singoli livelli e multilivello innesti erano troppo piccoli per la punzonatura dei campioni di prova. </li><li> Per entrambi elettrofilatura singoli e multi-layer, le soluzioni polimeriche sono stati caricati in una siringa da 3 ml di plastica Becton Dickinson con un brusco punta dell&#39;ago-18 calibro, e collocato su una pompa a siringa ad un tasso dispensario set. I singoli tassi di electrospinning sono stati fissati a 4 ml / h, mentre a più livelli i tassi electrospinning sono state variate in funzione di transizione e di livello. Portate e volumi sono stati come tale: l&#39;intima era elettrofilate ad una velocità di 4 ml / ora e un volume di 0,5 ml seguito da una transizione combinando siringhe intimale e mediale per 0,2 ml a 2 ml / h ciascuno. La siringa intimale è stato poi spento e lo strato mediale è stato permesso di girare per 0,6 ml a 4 ml / h seguito da un passaggio tra media e avventizia per 0,2 ml di soluzione di polimero a 2 ml / ora ciascuno. Infine, il supporto è stato fermato e l&#39;avventizia è stato permesso di girare per 0,4 ml a 4 ml / ora. </li><li> Tutti i campioni sono stati reticolato in 50 mM EDC per 18 ore prima di ogni test 1. </li><li> Prove di trazione uniassiale è stato eseguito su sei campioni per un foglio elettrofilate idratata in PBS per 24 ore. &quot;Dog-osso&quot; a forma di campioni sono state tagliate da stuoie elettrofilate e testato su un sistema Bionix MTS 200 test con una cella di carico di 100 N e un tasso di estensione di 10,0 mm / min. Tensione di picco, modulo, e la tensione a rottura sono stati calcolati utilizzando la versione TestWorks 4. </li><li> Test di ritenzione sutura è stato eseguito su sei campioni di 2 mm di diametro interno tubolare da sei innesti elettrofilate diversi, immersi in PBS per 24 ore a 37 ° C, su un Bionix MTS 200 sistema di test con una cella di 50 N di carico (MTS Systems Corp.) e un tasso di estensione di 150,0 millimetri / min secondo il diritto attraverso procedura descritta nella American National Standards Institute 2. 5-0 commerciale PDS II sutura monofilamento viola è stato posto 2 mm dalla fine del campione e prorogato fino alla sutura aveva tirato attraverso l&#39;innesto. Carico di picco è stato registrato in grammi-forza TestWorks utilizzando la versione 4. </li><li> Forza di prova scoppio è stato eseguito su sei campioni provenienti da sei diversi innesti elettrofilate. Tubi di scoppio, 2-3 cm di lunghezza, sono stati idratati in PBS, dotato oltre 1,5 mm di diametro capezzoli collegare al dispositivo, e fissato con 2-0 sutura seta. Air è stato introdotto nel sistema, aumentando la pressione a una velocità di 5 mmHg / s fino a scoppiare i tubi 2. I risultati sono riportati come la pressione in mmHg in cui tubi rotti. </li><li> Compliance dinamica è stata determinata per sei innesti 2 mm di diametro interno tubolare preso da sei innesti diversi elettrofilate ad una lunghezza di 3 cm sotto simulate condizioni fisiologiche. Entrambi i singoli livelli e costruisce tubi multistrato sono stati elettrofilate e testato nelle stesse condizioni. I campioni sono stati testati in un Tissue Engineering intelligente tramite stimolazione meccanica (articoli) bioreattore sviluppato da tecnologie per la crescita del tessuto riempito con PBS a 37 ° C. Il bioreattore fornito un 1Hz variazione ciclica della pressione all&#39;interno del trapianto, dove sono stati indagati tre livelli diversi di pressione 90/50, 120/80 e 150/110 mmHg sistolica / diastolica 2, 3. </li></ol> Rappresentante Risultati Quando i protocolli electrospinning sono svolte correttamente, il prodotto finale dovrebbe essere un dolce, tubi senza saldatura senza segni iniziali di delaminazione tra gli strati. Quando le prove di trazione uniassiale, test resistenza allo scoppio, test di ritenzione di sutura, e test di conformità vengono eseguiti, i risultati devono indicano che la rigidità strato mediale è aumentato, con una quantità ridotta di elastina, le proprietà meccaniche associate dovrebbero dimostrare un tubo rigido.

<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>

Diversi autori hanno negli Stati Uniti e tecnologia in attesa di brevetto internazionale in materia presentati in questo manoscritto, e questa tecnologia è stato concesso in licenza a Organogenesi, Inc.

La parte più importante di questo studio è il processo electrospinning. Quando si utilizza un 3-1 input-output ugello, inarcando e la perdita di carica si possono verificare. Se ciò si verifica, la tensione associata al polimero che è in rotazione diminuirà provocando saldati, &quot;umido&quot; fibre e la creazione di delaminazione tra ciascuno dei tre strati. Pertanto, in coerenza potenziali elettrici sono essenziali per ottenere un ideale multistrato del tubo. Mancata corrispondenza di con...

<table><tbody><tr><td>Policaprolattone</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>Collagene</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Acido acetico</td><td>Fisher Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cloruro di 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>Centrifuga Avanti J-HC da 6 L</td><td>Beckman Coulter Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>1,1,1,3,3,3-esafluoro-2-propanolo</td><td>TCI America</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Siringa da 3 ml Becton Dickinson</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Alimentatore rack mount CZE1000R</td><td>Spellman</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pompa per siringa ad alta pressione</td><td>Cole-Parmer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>1-etil-3-(3-dimetilaminopropil)-carbodiimmide</td><td>Pierce, Thermo Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Etanolo al 70 %</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Software ImageTool 3.0</td><td>Shareware fornito da UTHSCSA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Microscopio elettronico a scansione</td><td>Carl Zeiss, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sistema di prova MTS Bionix 200</td><td>MTS Systems Corp.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>TestWorks versione 4</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bioreattore ITEMS (Ingegneria tissutale intelligente mediante stimolazione meccanica)</td><td>Tissue Growth Technologies</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

tri-strato electrospinning di mimic nativa architettura arteriosa utilizzando policaprolactone, elastina e collagene: uno studio preliminare

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

In tutta l&#39;arteria nativa, collagene ed elastina svolgono un ruolo importante, fornendo un backbone meccanica, impedendo la rottura nave, e la promozione di recupero ai sensi deformazioni pulsatile. L&#39;obiettivo di questo studio era quello di riprodurre la struttura delle arterie native da fabbricare una realtà a più condotto elettrofilate composto di poli (caprolattone) (PCL) con l&#39;aggiunta di elastina e collagene con miscele di 45-45-10, 55-35 - 10 e 65-25-10 PCL-ELAS-COL per dimostrare le proprietà meccaniche indicative di natale tessuto arterioso, pur rimanendo favorevole alla rigenerazione dei tessuti. Innesti interi e singoli strati sono stati analizzati utilizzando test uniassiale di trazione, compliance dinamica, ritenzione di sutura, e la resistenza allo scoppio. I risultati di conformità rivelato che le modifiche al livello medio / mediale cambiato il comportamento complessivo del trapianto con valori di tutto rispetto innesto compresi tra 0,8 - 2,8% / 100 mmHg, mentre i risultati monoassiale dimostrato una gamma media modulo di 2,0-11,8 MPa. Sia i dati modulo e la conformità dei valori visualizzati all&#39;interno della gamma di arteria nativa. Modellistica matematica è stato implementato per mostrare come i cambiamenti nel livello di rigidità influenzano lo stress complessivo parete circonferenziale, e come un aiuto di progettazione per ottenere la migliore combinazione meccanica dei materiali. Nel complesso, i risultati hanno indicato che un innesto può essere progettato per imitare un tri-strato struttura alterando le proprietà dei livelli.

Lo scopo di questo studio era quello di imitare il nativo tre architettura a strati della parete arteriosa. Per fare questo, electrospinning è stato impiegato con l&#39;uso di un 3-1 (input-output) ugello e miscele di policaprolattone, elastina e collagene.

Tri-strato Electrospinning di Mimic nativa Architettura arteriosa utilizzando Policaprolactone, elastina e collagene: uno studio preliminare

In tutta l'arteria nativa, il collagene e l'elastina svolgono un ruolo importante, fornendo un supporto meccanico, prevenendo la rottura del vaso e promuovendo il recupero...

L'obiettivo generale del seguente esperimento è osservare come le variazioni nelle proprietà dei materiali di diversi strati possano influenzare le proprietà meccaniche complessive del trapianto. Questo viene ottenuto preparando soluzioni polimeriche naturali e sintetiche per fornire parametri ottimali di elettrofilatura. Come secondo passaggio, le soluzioni devono essere combinate in rapporti specifici, che produrranno la variazione desiderata nelle proprietà del materiale.Successivamente, si fanno elettrofilare le soluzioni su un mandrino cilindrico al fine di creare una struttura multistrato con proprietà meccaniche variabili. Si ottengono risultati che mostrano variazioni nelle proprietà meccaniche in base alla compliance, alla resistenza alla rottura, al trattenimento del filo, al test di trazione uniassiale e all'analisi matematica. Ciao, mi chiamo Michael McClure.Oggi parlerò con voi di tri-strato a elettrospugna VA degli innesti. Uno dei principali vantaggi della nostra tecnica rispetto ad altre tecniche, come gli innesti vascolari singolari, è la nostra capacità di regolare con precisione le proprietà del materiale all'interno di strati individuali, influenzando così le pr

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Il processo di electrospinning polimeri per l'ingegneria tissutale e colture cellulari è affrontato in questo articolo. In particolare, il electrospinning di macromers fotoreattivo con capacità di elaborazione aggiuntive di photopatterning e multi-polimero electrospinning è descritto.

Electrospinning Ponteggi polimeri fibrosi per l&#39;ingegneria tissutale e colture cellulari

Ponteggi elettrofilate possono essere trattati post-produzione per applicazioni di ingegneria tissutale. Qui si descrivono i metodi per la filatura ponteggi complessi (da spinning consecutivi), per rendere più spessi (da ponteggi multi-layering che utilizza il calore o vapore ricottura), per ottenere la sterilità (produzione asettica o di post produzione la sterilizzazione) e per il raggiungimento di adeguate proprietà biomeccaniche.

Elaborazione Postproduzione di fibre elettrofilate per l&#39;ingegneria tissutale

È stata riportata la sintesi e la fabbricazione di fibre lunghe elettrofilate coprono un'area più grande deposito tramite un collettore di nuova concezione da un polimero biodegradabile romanzo chiamato poli (glicerolo-dodecanoato) (PGD). Le fibre sono in grado di sostenere la crescita di cellule derivate da cellule staminali pluripotenti di topo.

Elettrofilate Fibrosa Ponteggi di Poli (glicerolo-dodecanedioate) per l&#39;ingegneria neurale tessuti da cellule staminali embrionali di topo

Qui, vi presentiamo un protocollo per fabbricare scaffold elettrofilate nanofibre con organizzazione sfumati di fibre e di esplorare le loro applicazioni nella regolazione della morfologia delle cellule / orientamento. Gradienti per quanto riguarda le proprietà fisiche e chimiche dei ponteggi nanofibre offrono un'ampia varietà di applicazioni in campo biomedico.

Elettrofilate nanofibre Ponteggi con gradazioni Organizzazione Fiber

I progressi nelle tecnologie dei biomateriali consentono lo sviluppo di costrutti tridimensionali di tipo multicellulare. Abbiamo sviluppato protocolli di elettrofilatura per produrre tre scaffold individuali per coltivare le principali cellule strutturali delle vie aeree per fornire un modello 3D in vitro della parete dei bronchioli delle vie aeree.

Adattamento del processo Electrospinning per fornire tre ambienti unici per un Tri-livello<em&gt; In Vitro</em&gt; Modello della parete delle vie aeree

I materiali polimerici superidrofobici bidimensionali e tridimensionali sono preparati mediante elettrofilatura o elettrospruzzatura di polimeri biodegradabili miscelati con un polimero a bassa energia superficiale di composizione simile.

Realizzazione superidrofobiche Materiali Polimerici per applicazioni biomediche

Questo protocollo serve come una guida di riferimento completa per fabbricare impalcature tramite elettrofilatura con il polimero si scioglie in una modalità di scrittura diretta. Abbiamo sistematicamente delineare il processo e definire le impostazioni di parametro appropriato per la realizzazione di architetture di impalcatura mirati.

Sciogliere elettrofilatura scrittura di scaffold tridimensionale Poly(ε-caprolactone) con morfologie controllabile per applicazioni di ingegneria del tessuto

Qui, presentiamo un metodo di elettrofilatura modificate per fabbricare gli innesti vascolari PCL con fibre spesse ed i grandi pori e descrivere un protocollo per valutare l'efficacia in vivo in un modello del ratto di sostituzione dell'aorta addominale.

Impianto degli innesti vascolari elettrofilate con struttura ottimizzata in un modello del ratto

In questo articolo viene illustrata la tecnica di espansione una stuoia di nanofibra tradizionale, due dimensioni (2D) elettrofilate in un'impalcatura di tre dimensioni (3D) attraverso la depressurizzazione del sottocritico CO2 fluido. Queste impalcature aumentate 3D, strettamente mimica cellulare nanotopographic spunti e preservare le funzioni delle molecole biologiche incapsulati all'interno delle nanofibre.

Espansione del due-dimensione elettrofilate nanofibre in tre dimensioni ponteggi

Il metodo presentato offre un modo innovativo per l'ingegneria di strutture in fibre biomimetiche in scaffold tridimensionali (3D) (ad esempio, volantini di valvole cardiache). Le geometrie conduttive stampate in 3D sono state utilizzate per determinare forma e dimensioni. L'orientamento e le caratteristiche delle fibre sono stati regolabili individualmente per ogni strato. Più campioni potrebbero essere prodotti in un'unica configurazione.

Combinazione di stampa 3D ed elettrofilatura per la produzione di volantini biomimetici per valvole cardiache

Scopri l'elettrofilatura tri-strato per replicare l'architettura arteriosa nativa utilizzando policaprolactone, elastina e collagene. Questo metodo ottimizza le proprietà meccaniche dei graft vascolari per l'ingegneria tessutale.

Tri-strato Electrospinning di Mimic nativa Architettura arteriosa utilizzando Policaprolactone, elastina e collagene: uno studio preliminare (Video) | JoVE Journal

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