January 11th, 2016
Ad oggi, i difetti dei tessuti spessi vengono tipicamente ricostruiti applicando lembi di tessuto autologo o tessuti ingegnerizzati. In questo protocollo, presentiamo un nuovo metodo per l'ingegnerizzazione di un lembo di tessuto vascolarizzato con un peduncolo autologo, per fungere da sostituto dei lembi autologhi.
L'obiettivo generale di questa procedura è quello di creare un lembo di tessuto ben vascolarizzato da sfruttare per la ricostruzione di difetti della parete addominale a tutto spessore. Ciò si ottiene preparando prima un'impalcatura biodegradabile di acido polilattico-co-glicolico. Successivamente, le cellule endoteliali, le cellule muscolari e i fibroblasti vengono seminati e l'innesto viene coltivato in vitro per consentire alle cellule di autoassemblarsi.
Quindi il tessuto ingegnerizzato viene impiantato attorno all'arteria femorale e alle vene del topo dove subisce anastimosi con i vasi ospiti e diventa altamente vascolarizzato. Infine, il tessuto viene trasferito come lembo peduncolato a un difetto della parete addominale a tutto spessore. In definitiva, la vascolarizzazione dell'innesto è dimostrata dall'ecografia, dall'iniezione di destrano T e dall'immunocolorazione per CD31, mentre la rigidità del lembo viene esaminata utilizzando uno strumento di test biodinamico.
I principali vantaggi di questo rispetto ai metodi esistenti sono la minore mobilità del sito donatore e l'elevata vitalità del lembo ingegnerizzato che può essere utilizzato per la costruzione di tessuti molli a tutto spessore. Questo metodo può aiutare con i pazienti con difetti della parete addominale a tutto spessore. La dimostrazione della procedura sarà effettuata dalla dottoressa Dana Egozi, un chirurgo plastico, che lavora in collaborazione con il mio laboratorio, e Anina Freimann la assisterà.
Dopo aver preparato gli scaffold e incorporato le cellule secondo il protocollo di testo, sterilizzare in autoclave i seguenti strumenti chirurgici: una piccola forbice dritta fine, una forbice a molla, una pinza dritta a punta fine, una pinza seghettata, una pinza Hudson, un porta-aghi e un bisturi a lama numero 15. Preparare una miscela di 425 microlitri di ketamina e 75 microlitri di silodsina in una provetta da microcentrifuga e trasferirla in una siringa. Quindi diluire 0,3 milligrammi per millilitro di buprenorfina da uno a 20 in soluzione fisiologica sterile.
Dopo aver anestetizzato il mouse secondo il protocollo di testo, posizionarlo su un palco, riscaldarlo a 37 gradi Celsius, per mantenere la normale temperatura corporea, e utilizzare una benda adesiva per fissarlo al palco. Con le punte di cotone, utilizzare lo iodio seguito da etanolo al 70% per pulire il sito di incisione per stabilire un campo di lavoro asettico. Dopo aver verificato il livello di sedazione, utilizzare un bisturi per praticare un'incisione attraverso la pelle dal ginocchio al legamento inguinale parallelamente ai vasi femorali fino a quando l'arteria femorale e i vasi venosi sono esposti.
Usa clip o aghi per tenere ferma la pelle. Quindi, utilizzando forbici a molla e pinze, partendo dall'AV femorale sotto la profunda e sopra la biforcazione fino all'AV tibiale e peroneale, isolare accuratamente l'arteria femorale e i vasi venosi dal tessuto circostante. Lasciare intatta la profunda per preservare il flusso sanguigno alla gamba e prevenire la successiva dischemia.
Quindi, piegare l'innesto preparato in precedenza attorno all'AV femorale esposto sotto la profunda e sopra la biforcazione all'AV tibiale e pronale e utilizzare 8-0 suture di seta per unire le sue estremità. Per garantire la vascolarizzazione dell'impianto da parte dei capillari che spuntano solo dai vasi AV femorali, mettere un pezzo di lattice sterilizzato sotto l'innesto, quindi avvolgerlo attorno all'innesto e alla sutura, utilizzando seta 6-0. Quindi utilizzare suture di seta 4-0 per chiudere la pelle sovrastante.
Iniettare per via sottocutanea bupreorfina due volte al giorno per due o tre giorni. Monitorare attentamente il topo fino al recupero dall'anestesia e successivamente ogni giorno fino a quando l'innesto non viene trasferito come lembo. Una o due settimane dopo l'impianto, dopo aver anestetizzato il topo, posizionare l'animale sul palco riscaldato e fissarlo.
Dopo aver pulito il sito delle incisioni come dimostrato in precedenza in questo video, usa forbici e pinze per aprire con cura le suture nella pelle e con un bisturi fai un'incisione sulla pelle perpendicolare al legamento inguinale, continuando attraverso la pelle ventrale. Usando un bisturi, praticare un'incisione nella parete addominale ventrale. Rimuovere con cautela il pezzo di lattice ed esporre il lembo vascolarizzato.
Quindi, con forbici e pinze, sezionare il lembo di tessuto dal tessuto circostante. Con 8-0 sutura di seta, legare l'estremità distale dell'AV femorale per prevenire il sanguinamento dall'AV. Quindi cauterizzare l'AV al ginocchio, distalmente al tessuto impiantato piegato e l'8-0 suture. Trasferire delicatamente l'AV femorale avvolto dall'innesto verso la parete addominale ventrale, evitando danni all'arteria, per determinare a quale distanza deve essere effettuato il difetto a tutto spessore.
Con le forbici a molla, praticare un'incisione nel muscolo retto dell'addome e rimuovere un segmento di circa un centimetro per 0,8 centimetri del muscolo con la pelle sovrastante. Trasferire l'AV femorale avvolto dall'innesto vascolarizzato come lembo assiale al difetto a tutto spessore nella parete addominale ventrale, utilizzando 8-0 Suture di seta per prevenire l'ernia. Sutura il lembo al tessuto muscolare circostante.
Quindi, con sete 4-0, sutura la pelle della gamba. Lasciare la pelle ventrale esposta per imitare l'effetto di un difetto completo della parete addominale. Con una garza iodata e una benda sterile, coprire la ferita nella pelle per evitare la contaminazione dell'area esposta.
Somministrare buprenorfina come precedentemente descritto in questo video. Monitorare attentamente l'animale fino al recupero dall'anestesia e successivamente ogni giorno fino al recupero del lembo per gli studi descritti nel protocollo di testo. A una e due settimane dopo l'impianto, l'osservazione macroscopica dell'area dell'innesto ha rivelato innesti di tessuto vitali e altamente vascolarizzati, come determinato dall'immunocolorazione CD31 positiva.
Gli innesti di tessuto erano anche altamente perfusi, come si vede dall'iniezione della vena caudale FITC-destrano e dalle misurazioni ecografiche. Questo grafico dimostra che molti vasi sono stati osservati già a una settimana dall'impianto, un numero che è aumentato significativamente dopo un'ulteriore settimana in prossimità dei vasi AV. Come si vede qui, la pervietà e l'integrità post-femorale dopo l'impianto dell'innesto sono state confermate dall'ecografia in modalità color Doppler.
Il blu e il rosso rappresentano il flusso sanguigno nell'innesto. Inoltre, l'esame grafico ultrasonico ha rivelato una perfusione all'interno dell'area dell'innesto, che era leggermente superiore dopo l'impianto rispetto a una settimana. Un esame approfondito dei lembi una settimana dopo il trasferimento ha rivelato che erano sottoposti a un forte attaccamento all'ambiente circostante.
Confrontando i lembi incorporati nelle cellule pre-vascolarizzate, gli innesti acellulari non vascolarizzati di controllo hanno mostrato proprietà meccaniche superiori, tra cui rigidità e resistenza, che hanno anche portato a una minore deiscenza ed ernia. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in circa 30 minuti se eseguita correttamente. Dopo il suo sviluppo, questa tecnica apre la strada ai chirurghi plastici per trattare i pazienti che soffrono di un difetto della parete addominale a tutto spessore e di altri difetti dei tessuti molli complicati e significativi.
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Questo protocollo presenta un metodo innovativo per ingegnerizzare un lembo di tessuto vascolarizzato con un peduncolo autologo, finalizzato alla ricostruzione di difetti della parete addominale a tutto spessore. L'approccio utilizza un Scaffold biodegradabile per supportare l'assemblaggio cellulare e la vascolarizzazione.
Engineering vascularized muscle flaps addresses a critical barrier in tissue construct viability by enabling oxygen and nutrient delivery at clinically relevant thicknesses. This capability supports translational advancement in reconstructive and regenerative medicine, particularly for full-thickness soft tissue defects. The approach enhances predictive confidence for tissue integration and functional restoration in preclinical models, informing portfolio decisions for next-generation biomaterials.
This engineered vascularized flap method bridges early discovery, preclinical validation, and translational research for reconstructive tissue engineering.