ヒドロゲルは、構築し、マウス心筋梗塞モデルにおける治療薬を送達するためのフィブリンベースの接着剤のアプローチ。

本手順の目的は、心筋梗塞後の損傷を最小限に抑えるために、治療用ハイドロゲルパッチを心臓表面に移植することである。まず、開胸術によって心臓表面を露出させる。次に、左冠動脈に小さな結紮結節を形成し、心筋梗塞を誘発させる。

次に、治療用ハイドロゲルパッチをフィブリン糊で心臓表面に貼付し、胸腔を閉鎖します。最終的に、組織学的解析および小動物心エコー図検査を用いて、これらの介入手法の有無による心臓の構造および機能の変化を評価します。この手法は、心機能の改善に必要な細胞数や投与方法の決定など、幹細胞工学分野における重要な課題の解決に寄与します。

心筋梗塞後、この手法は心筋梗塞の治療に関する知見を得るために用いられますが、後肢虚血モデルなどの他の組織工学や血行再建システムにも応用可能です。まず、麻酔をかけた健康なマウスを挿管スタンドに固定し、光源を動物の胸腔に向けて準備します。

次に、ピンセットを用いて喉頭面を牽引し、声帯を露出させます。その後、20ゲージのアンギオカセットを声帯の間に慎重に誘導し、気管内へスムーズに挿入します。

カテーテルを小型動物用人工呼吸器に接続し、胸腔を機械的に1回動かして、カテーテルが適切に配置されていることを確認します。次に、低体温症を防ぐため、動物をヒーティングパッドの上に仰臥位で安置します。除毛クリームを使用して手術部位の毛を除去し、その後、ベタジンと75% ethanolを用いて交互に3回の滅菌スクラブを行います。

処置中の乾燥を防ぐため、動物の目に眼科用軟膏を塗布し、手術部位をドレーピングします。次に、胸骨の全長に沿って、その左側約1cmの位置に皮膚切開を加え、手術を開始します。大胸筋の境界線を確認し、ピンセットで筋肉を軽く持ち上げて、その下にある外腹斜筋から分離させます。

筋肉を内側に牽引します。同様の方法で外腹斜筋を下の肋骨から剥離させますが、このときは外側に牽引します。これにより、第2、第3、第4肋骨を遮るものなく視認できるようにします。

第4肋骨をそっと持ち上げ、焼灼器を用いて第3肋骨と第4肋骨の間から胸腔を開きます。次に、リトラクターを設置してさらに胸腔を広げ、ピンセットで心臓を露出させ、心膜を破裂させます。その後、心尖部から約4mm、左心房の底端の直下で、8-0モノフィラメントナイロン縫合糸を用いて左冠動脈を結紮します。縫合糸が適切に配置されていれば、心室心筋の白濁と左心房の拡大が観察されます。

パッチを貼付するには、平端のスパチュラを使用して、梗塞部位の心臓表面にハイドロゲルをそっと配置します。アシスタントが接着剤を約1分間素早く混合している間、スパチュラを用いてパッチを軽く押さえて固定します。接着剤が目的の粘度に達したら、約10 microlitersを速やかにパッチ表面に転写します。

次に、3〜4本の個別の断続的な6-0モノフィラメントナイロン縫合糸を用いて肋骨層を閉鎖します。肋間層を閉鎖する前に、切開部位にPE 10カニューレを挿入します。その後、3〜4本の個別の断続的な縫合糸で胸筋を閉鎖します。

連続縫合で皮膚層を封鎖し、カニューレの先端に1 mLのシリンジを取り付けます。最後に、胸腔内を排気し、閉鎖後6〜8時間以内に術後鎮痛剤を投与します。動物が完全に回復するまでモニタリングを行い、梗塞後早ければ2日目に行うモード超音波心エコー検査の測定では、心筋再構築を示す左室壁運動の停止が認められます。データから得られた定量的算出により、梗塞心において駆出率および一回拍出量の低下が示されます。

健康な心臓と梗塞した心臓の組織学的解析により、梗塞心筋において観察される左心室の拡大および左心室壁の薄層化が示されています。これらは組織リモデリングと瘢痕組織の沈着の両方の徴候であり、したがって、フィブリン糊が心筋に害を与えないため、パッチの適用は梗塞治療のための有用な治療的アプローチとなります。実際、心臓パッチとそれに付随する糊の両方を添加したにもかかわらず、適用部位において組織リモデリングや心室の薄層化は観察されず、心筋細胞は無傷のままでした。

さらに、生存率試験により、細胞封入ハイドロゲルパッチの外表面に接着剤を投与しても、パッチ内の細胞生存には影響しないことが確認されています。習熟すれば、適切に実施した場合にこの手法を30分から40分で完了させることができます。この手順を行う際は、パッチを硬い表面に適切に接着させるため、フィブリン接着剤を投与するタイミングを調整することが重要です。