自己細胞とテスト生体適合性とチタンの血液接触生体材料をシードする方法について説明する。このメソッドは、ブタ静脈cavaeに外科的に移植後数分以内に接種した内皮前駆細胞およびチタンチューブを、使用しています。この手法は、他の多くの埋め込み型医用機器に適応可能です。
方法論記事
自己細胞とテスト生体適合性とチタンの血液接触生体材料をシードする方法について説明する。このメソッドは、ブタ静脈cavaeに外科的に移植後数分以内に接種した内皮前駆細胞およびチタンチューブを、使用しています。この手法は、他の多くの埋め込み型医用機器に適応可能です。
植込み型心血管系デバイスは、血栓の形成1,2,3のリスクをもたらす人工材料(例えばチタン(Ti)、ポリテトラフルオロエチレン拡大)、から製造されています。我々は、自己血由来のヒトまたはブタ血管内皮前駆細胞(EPC)4にチタンチューブの内側表面を整列する方法を開発した。豚の下大静脈(IVC)においてブタのEPCのコンフルエント層を含むチタンチューブを注入することにより、我々は、大規模なモデル動物の血栓環境における細胞播種面の改善された生体適合性をテストし、変更されていない裸の金属表面とそれを比較5,6,7( 図1)。このメソッドは、注入から数分以内にデバイスをendothelialize および in vivo でその抗血栓機能をテストするために使用することができます。
末梢血は、50キロヨークシャー豚とEPCは4,8を分離するために培養したその単核細胞分画から得られた。チタンチューブ(9.4 mmのID)には3つの4.5センチメートル縦断面にあらかじめカットし、熱収縮チューブで再組み立てされた。シードデバイスは、チタン管の遅い回転を可能になる、建設された。
我々は、豚に開腹術を行い、腸や膀胱を外部化。シャープと鈍的切開は近右腎動脈の遠位の分岐からIVCを骸骨にするために使用されていました。チタンチューブは、均一な細胞コーティング9を達成するために10 RPH × 30分でEPCサスペンションと回転自家蛍光標識に満ちていた。 100 USP / kgのヘパリンの投与後、IVCと腰静脈の両端をクランプした。 4cmのveinotomyが行われ、デバイスが挿入され、リン酸緩衝生理食塩水で満たされた。 veinotomyが4から0 Prolene実行されている縫合糸で閉じていたとして、あるクランプは解除空気IVCに削除されました。プロシージャの最後で、筋膜が0 - PDS(ポリジオキサノン縫合)で近似された、皮下のスペースは2-0 Vicrylで閉じ、皮膚が閉じホチキス。
3の後に - 21日、豚は、専用バスブロックと固定を植デバイス安楽死させた。チタンチューブは分解し、内部表面は、蛍光顕微鏡で画像化した。
我々は、EPC -シードチューブが特許残ったのに対し、裸の金属Ti管が完全に閉塞ことがわかった。さらに、我々は内部の血液接触面にEPCのコンフルエントな層を示すことができた。
おわり、私たちの技術は、デバイスの血栓症を防ぐために、自家EPCSに注入から数分以内にチタンチューブをendothelializeするために使用することができます。私たちの外科的方法は、最小限の失血とEPC -シードの表面の中断はそのような変更されたデバイスの改良された生体適合性をテストすることができます。
1。内皮前駆細胞の分離
2。チタンチューブアセンブリ
3。シードデバイスとコンポーネントのアセンブリ
4。チタンチューブ内面のEPC播種
5。ブタ下大静脈へのチタンチューブの注入
6。チタン管の植
7。固定とイメージングのTi内面
8。代表的な結果:
このプロトコルの実行の後、医師や科学者が大規模な動物モデルにおける自己血由来の内皮前駆細胞と固体チューブ構造をendothelializeすることができる。 図は、私たちの方法で分離されたEPCはは約7日後には石畳の形態を持つコロニーとして表示される2に示すように文化。 図5と図6に示す私たちのシードデバイスは、無菌条件下9条管の内面の均一なカバレッジのEPCサスペンションと結果で満たされたチタンチューブの遅い回転することができます。
私たちの移植手術は大動物モデルにおける血栓症のために、例えばTiのような生体材料の傾向を、テストすることができます。我々は、豚はよく、この手順を容認することと、この移植が唯一の最小限の失血とし、EPCの層を中断させることなく達成できることを見出した。
私たちのEPCライニング管であっても下大静脈の血栓症、低せん断環境で特許残るのに対し、裸の チタン管が完全に、閉塞いるT"> 図7に示す。さらに、蛍光標識細胞のコンフルエントな層の存在が確認さ図8に示すように、この方法の成功。
図1。自家血管内皮前駆細胞(EPC)播種実験の模式図。最初に、末梢血はブタから描かれています。次に、EPCは血液から分離し、培養で増殖されています。 EPCはその後、その後、外科的に細胞が単離されたから、同じ豚の下大静脈に注入されるチタン(Ti)チューブのデバイスを、整列するために使用されます。

図2。文化のEPCは、単離操作後約7日間(イメージングカメラとQCaptureソフトウェアと反転ライカDMIL顕微鏡で撮像)の代表コロニー。

組立て前に図3。チタンチューブセクション。チタンチューブは、長手方向に3等分に切断し、4.5センチメートルの長さに切断される。 Tiのセクションの内側の表面は目に見えるピットを削除するには、卓上グラインダーとエメリー布を使用して研磨されています。

図4。PVC熱収縮チューブ(青)とヒートガンを持つチタン管セクションの組み立て。 Tiのセクションは、Tiのセクションを通って延びるとTiのチューブ内径の寸法に一致するアルミ削り出しのマンドレル上でサポートされています。

図5チタン管アセンブリ、すべてのコンポーネントを表示:PVCラップ(青)とルアーキャップ、注射器"ヘッドピース、"シリコンチューブ、およびチタンチューブ。アセンブリは、外科的使用のために滅菌前に一緒に置かれている。

モーター、プラットフォームを示すインキュベーター内部に図6。チタンチューブシードセットアップは、アルミのシリンジホルダー、チタン管アセンブリ、および5 ccシリンジを機械加工。注:アセンブリは、可視化の目的のために保護滅菌シースなしで表示されます。

図7。移植手術の代表的な粗結果。ブタ下大静脈(IVC)において、移植後の制御ベアメタルのTi管の(A)エンドビュー。内腔が完全に固体の塊で閉塞しているチューブ。注入後のEPCシードのチタンチューブの(B)エンドビュー。チューブ内腔は完全に特許とは明らかである。対照の(C)ディテールに秘められたビュー(裸)チタンチューブ3日間注入した後、血栓症の程度を(実験は同一の結果と3週間の期間までに実施された)を示す。

図8。3日間の移植後のチタンチューブの表面上のEPC(デジタルカメラやイメージプロプラスソフトウェアをモノクロQImaging QICAMで直立ライカDMRB顕微鏡で撮像)。 (A)PKH26手術前のラベルを示す表面上にコンフルエントな細胞。 EPCの(B)コンフルエントな層。赤:PKH26手術前のラベリング。グリーン:EPC PECAM -染色。
ここで提示細胞播種チタンチューブの方法は、迅速かつ均一endothelializeに医師や科学者を可能に血液を接触させ、移植可能なデバイスの表面を。我々は末梢血サンプルからEPCを分離し、拡大しているので、大きな侵襲的処置は、これらの細胞を回収する必要はありません。また、EPCは自己であるため、セルシードのインプラントへの免疫反応の危険性が除去されます。彼のプロトコルで示さ原則は、チタン管のためだけでなく、心血管医学に利用されている他の多くの生体材料、のために利用することができます。
我々は汚染物質妥協の細胞接着のそのあらゆる接着フィルムを見つけたとして、このプロトコルの重要なステップは、チタン管の念入りな清掃です。さらに、遅い回転速度が(チューブの直径に反比例)播種の過程で不可欠である、そのようなことEPCは徐々に落ち着くとTiのチューブが移動しているように表面に付着することがあります。
注入直前に播種の我々の手法は非現実的なex vivoで培養時間を避けることができます。細胞が個々に付着し、後ですぐに流れの再構築は、次のシートとして塞栓の可能性を回避すること、 生体内でコンフルエントシートを形成する。私たちの先行研究では、EPCはコンフルエント層に成長した後、彼らはさらに内皮シートのすべての可能な脱落を最小限に抑え、彼らはしっかりと付着する細胞外マトリックスを作ることを示している。塞栓剥離の可能性を完全に排除できないものの、それは、デバイス全体の表面の血栓症より多種多様のリスクが低く、この治療法は防ぐように設計されている問題のようです。
低せん断への移植の我々のアプローチは、下大静脈の血栓環境では、血液適合性および装置5,6の血栓症を研究するための最も信頼される大規模な動物モデルのいずれかを利用しています。すべての動物の世話と実験は実験動物の管理と利用のための健康ガイドラインの国立研究所ととのみデューク大学動物実験用の委員会の承認後にしたがって実施されたことに注意してください。
成功した生体材料およびデバイスをテストするには、この注入法を利用するために、それは辛抱強くIVCのセグメントを骸骨になると、デバイスの周囲の出血が"偽腔"に由来していないようにデバイスを挿入するための準備として、すべての静脈の分岐血管を、連結することが重要です。別の重要なステップは、内側のチューブの表面上に細胞がveinotomyの閉鎖中に湿ったままで、再灌流が開始される前にいるようなデバイスの内腔へのDPBSの追加です。デバイスは、それが移植された場所に見つからない場合は、それはIVCの"上流"に移行している可能性があります。 PVCチューブの3 mmのセクションをチューブがしっかりとその現在の場所に固定されるように - これは、静脈の壁を通って、2を介して縫合糸(4 - O Prolene)を配置することによって防ぐことができます。研究者はそうでなければ特許チューブに植後の図8に示すように蛍光あらかじめ標識された細胞を見つけることが困難なはずですが、これは細胞が首尾一貫したシートとして剥離れている可能性があります。これは、チューブと一緒に静脈を固定した後、3 Tiのチューブセクションの周囲の静脈や放電アセンブリの非常に穏やかな解離することによって防ぐことができます。
当社の技術はEPC -播種によって心血管装置の血栓症を防止するための証明の概念を提供します。この技術は、患者自身の血管内皮前駆細胞が並ぶ"生体"インプラントの開発に使用することができます。私たちのブタ動物モデルでの実現可能性調査は、臨床の現場にこの"オーダーメイド医療"の翻訳に向けた最初のステップのために用意されています。
利害の衝突は宣言されません。
著者らは本研究で使用したブタ血清を提供するための画像処理チタンのセクションとジェミニバイオ製品に関する貴重なアドバイスのためにライカマイクロシステムズに感謝します。我々はまた、RC1HL099863 - 01"デバイスを補助循環の生体適合性を向上させるために自家EPCライニング"グラントを通じて、支援のためにNIHに感謝したい。さらに、我々は、アレクサンドラジャンセンの国立科学財団大学院研究フェローシップの支援に感謝しています。我々はまた、外科手術と私たちの研究動物の処理の多くの側面で支援するためにジョージクイック、マイクロウとIanthiaパーカーを感謝したい。スティーブンオーウェンは、私たちのシードデバイスの機械加工の多くの部分で非常に貴重なものとチタン管を切断している。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 試薬 | 企業名 | カタログ番号 | コメント |
| アセプロマジン | ベーリンガーインゲルハイム | BIC670025 | NAC#10280002 |
| Alconoxパワード精密クリーナー | Alconox | 1104 | |
| バルフォア外科トラクター | アドラー | N / | |
| Baytril | バイエル | APVMA 46028/0705 | |
| 翼状針(19G) | テルモ | SV19CLK | |
| クロルヘキシジン | 3M | 9200 | |
| クランプ(45度) | Aesculap | FC339T | |
| DPBS (-/-) | ギブコ | 14190-144 | |
| DPBS (+/+) | ギブコ | 14040-133 | |
| DuraPrep | 3M | 8635 | |
| EBM - 2培地 | ロンザ | CC - 3156 | 両方の血清自由かつ完全な増殖培地のベース |
| EGM - 2 SingleQuots | ロンザ | CC - 3162 | 両方の血清自由かつ完全な増殖培地用EBM - 2と組み合わせて使用 |
| 電気焼灼ツール | Valleylab | SurgII - 20 | |
| エメリー布 | 3M | 60-0700-0425-8 | 240グリット |
| Euthasolの安楽死のソリューション | Virbackアニマルヘルス | 穴田#:200〜071 | |
| フェンタニルパッチ | Actavis | NDC#67767-120-18 | |
| フルニキシン | シェリングプラウ | NAC#:10470183 | |
| フォーリーカテーテル(16F) | 吟遊詩人 | 730116 | |
| HBSS | シグマ | H8264 - 500ML | |
| ヒートガン | ミルウォーキー | 8988〜20 | |
| ヘパリン | NDC#:25021 | ||
| Histopaque - 1077 | シグマ | H8889 - 500ML | |
| 挿管チューブ | Mallinckrodt | 86113 | |
| イソフルレン | MWI、メリディアン | NDC#13985-030 | |
| 静脈カテーテル(18G) | ベクトンディッキンソン- | 381547 | |
| ケタミン | フォートドッジ | NDC#0856-2013 | |
| レベル | スワンソン | LLA001 | |
| ルアーロック先端キャップ | CMLサプライ | 909から001 | |
| Marcaine | ホスピーラ | NDC#:0409-1560-10 | |
| Metzenbaumはさみ | アドラー | N / | |
| マイクロイントロ(5F) | ゴールト | KIT 002から01 | |
| モスキート止血鉗子 | アドラー | N / | |
| モーター | HerbachとRademan | H1 - 08 | |
| オキシモルホン | 遠藤研究所 | NDC:63481-624-10 | |
| PKH26色素キット | シグマ | PKH26GL - 1KT | |
| ブタ血清 | ジェミニバイオ製品 | 100から115 | 完全増殖培地で2%濃度 |
| ポッツはさみ | アドラー | N / | |
| 正確なビスタスキンステープラー | 3M | 3998 | |
| PVCチューブ | McMaster-Carr/Insultab | 7132K117 | 拡大ID 15.88ミリメートル、 回収されたID 7.95ミリメートル |
| アングルミディアムサイズ | アドラー | N / | |
| 手術用メスの刃(#10-15) | 吟遊詩人 | 373910 | |
| シリコンチューブ | マクマスター - カー | 51735K26 | 16.64ミリメートルOD、9.52ミリメートルのID |
| シリンジ(5ccの) | ベクトン-ディッキンソン(BD) | 309603 | |
| Tegaderm | 3M | 90001 | |
| 三方活栓 | ケンドール | 170060 | |
| チタンチューブ | ティコチタン | N / | ½"OD、0.065"壁、0.370"ID、0.1737ポンド/フィートのように指定 |
| トリプシン | ロンザ | CC - 5012 | |
| トリプシン中和溶液(TNS) | ロンザ | CC - 5002 | 0.03パーセント |
| Vetropolycin | Pharmadermアニマルヘルス | NAC#:12920110 | |
| Vicryl縫合糸(3-0) | エチコン | J808T | |
| 水浴ソニケーター | ブランソン | B200 |
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