エンジニアード前十字靭帯移植片の評価のための無胸腺ラットモデル

次の手順の全体的な目標は、げっ歯類モデルを使用して、前十字靭帯置換のための組織工学移植片を評価することです。これは、最初に生分解性ポリマーの足場を作製することによって達成されます。2番目のステップでは、足場がラットの膝に埋め込まれます。

16週間後、足場から形成された新靭帯を組織学的分析のために採取します。最終的に、コラーゲンの生体力学的強度を試験して、ACL再建に使用するこれらの組織改変移植片の品質を評価します。この手法が他の足場評価方法と比較した場合の主な利点は、このモデルが足場を複雑なin vivo環境にさらすと同時に、より大きな動物モデルよりも費用対効果が高く、取り扱いが容易であることです。

このモデルは、人工足場がin vivo環境とどのように統合してネオ靭帯を形成するかなど、組織工学の分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術は、新しい治療法やACLの再建につながる可能性があります。小動物モデルは臨床翻訳への最初のステップであるため、この方法は私たちの特定の足場を評価するために使用できます。

また、細胞や成長因子を用いた他の組織工学的契約にも適用できます。私たちは、ニューヨークの病院のスコット・ロデオ博士と同僚が特別手術のために採用した方法を修正することにより、外科技術を最適化します。エレクトロスピニングや外科的ステップは、書面による指示だけでは習得が難しい場合があるため、この方法を視覚的にデモンストレーションすることは非常に重要です。

エレクトロスピニングポリカプロラクトンは、ソースポリカプロラクトン溶液のエントリポイントを持つ大きなアクリルボックスを足場にします。モーター駆動の収集マンドレルと、化学フュームフード内に配置された電圧源によって駆動される真空ポートは、電気紡糸プロセスのための分離された真空媒体として機能するために必要になります。手順を開始する前に、70%エタノールでボックスを完全に洗浄し、すべての表面をパラフィルムシートで覆って、エレクトロスピン製品の品質を損なう可能性のある不純物を取り除きます。

次に、ファンをオンにし、3ミリリットルの新しく調製したポリカプロラクトンポリマーを、鈍い18ゲージの針が付いた10ミリリットルのシリンジにロードします。気泡を取り除いた後、溶液をプログラム可能なシリンジポンプにロックし、針を入口ポートからアクリルボックスに挿入し、針をボックスの外側に約半インチ残します。次に、回転するラスマンドレルをアルミホイルの薄いストリップでしっかりと覆い、マンドレルをシリンジ針から約15センチ離れたボックスの反対側のモーターにロックして、コレクターがプラスチックホースを真空ポートに挿入します。

次に、ホースをヒュームフードの真空源に接続し、電源を入れます。次に、アクリルボックスを蓋で覆い、プログラム可能なシリンジポンプの注入速度を1時間あたり2.5ミリリットルに設定します。次に、マイナスリード線を接地し、モーターをオンにしてマンドレルを3、450 RPMで操作し、ワニ口クリップを使用して電圧源のプラスリード線をボックスの外側の針先に取り付けます。

ポリカプロラクトン溶液の注入が開始されると、電圧源がオンになり、20キロボルトの動作電圧に設定されます。12分間の注入後、0.5ミリリットルのポリカプロラクトン溶液から均質なカフが形成されます。ボリュームを含むすべての機器の電源を切りますtage、ソース、モーター、真空、シリンジポンプ。

モーターからマンドレルを取り外し、マンドレルからポリマーカフを取り外し、横方向に1回カットして長方形のエレクトロスピニングマットを生成します。次に、マットをレーザーカットして複数の小さなシートを形成し、後で4層の厚さに積み重ねたストリップにカットし、縫合して足場を形成してから手術を開始します。まず、後足の圧力に対する反応がないため、適切な麻酔が

次に、膝蓋骨のレベルを中心に膝の内側に2センチメートルの長さの垂直切開を行い、必要に応じて皮膚を横方向に引っ込めます。次に、メスを使用して、膝蓋骨のすぐ内側に内側膝蓋骨関節切開術を行い、大腿四頭筋の筋腱接合部のレベルまで近位に、脛骨結節の膝蓋腱挿入のレベルまで遠位に拡張します。次に、膝蓋骨腱のすぐ外側にある膝嚢から1センチメートルの垂直切開を行い、膝蓋骨を横方向に解放します。

次に、膝が伸びていることを確認し、膝蓋骨の下の外側から内側に細いハサミを通し、はさみを数回広げて、膝を曲げながら伸筋メカニズムを両側に移動できるようにします。膝蓋骨を横方向に平行移動して膝関節の内側を露出させ、顆間ノッチと大腿顆が明確に視覚化されていることを確認します。次に、ノッチでACLとPCLを横断します。

次に、電動ドリルに取り付けられた1.6ミリメートルKワイヤーの先端をACLの起点の顆間ノッチに配置し、アシスタントが膝を安定させながら横方向にドリルアップします。次に、Kワイヤーを数回出し入れして、グラフトの明確な通路を確保します。大腿骨の外側側面の出口点を視覚化し、必要に応じてメスで軟部組織を取り除きます。

トンネルが空いたら、Kワイヤーを脛骨プラトーのACLフットプリントに配置し、アシスタントが膝を安定させながら横方向にドリルで穴を開けます。次に、メスを使用して前外側近位脛骨の出口点を視覚化し、必要に応じて軟部組織をクリアします。これにより、Kワイヤーが脛骨から出るポイントが完全に見え、大腿骨トンネルを2インチ以内の長さで短縮されたキース針を通過させます。次に、グラフトの一方の端から2つの縫合糸の端を針の穴に通し、針を使用してグラフトの一方の端を大腿骨トンネルに引っ張ります。

次に、針を使用して、移植片のもう一方の端を 4 つのゼロ Vicryl 縫合糸を使用して脛骨トンネルに通します。次に、移植片の大腿骨端を周囲の軟組織に 8 の字で固定し、膝を伸ばしたままにして、移植片に手動の張力を作り出します。グラフトの脛骨端を周囲の軟組織に固定するために別の8の字ステッチを使用し、ハサミで両端の余分なグラフトを切り取り、ステッチを過ぎた両端に1〜2ミリメートルを残します。

最後に膝を伸ばし、膝蓋骨を減らします。次に、4 ゼロ Vicryl 縫合糸を使用して、内側関節包を閉じるために 8 の字を 1 つ配置し、膝蓋骨の側方亜脱臼を防ぎ、ランニング サブティック ファイブ ゼロ モノクリルまたはビクリル縫合糸で皮膚を閉じます。再建後16週間で、切片化された膝の組織学的分析は、足場マトリックスが線維芽細胞によって大部分に浸潤し、好酸球性コラーゲンを分泌し、骨トンネルに良好に統合されることを示しています。

この実験では、犠牲の直後に関節の生体力学的特性を評価しました。試験されたすべてのサンプルは、引張試験から生成された低変位曲線を使用して、物質の中央で不合格になりました。破壊荷重と剛性は、グループごとに計算されました。

移植後16週間で、エレクトロスポンポリマーグラフトは、移植直後にテストされたグラフトのピーク負荷と剛性の約2倍になりました。これらの値はまだネイティブACLよりも低かったですが、習得すると、動物手術は約15分で行うことができます。この手順を試みるときは、外部から縫合糸が見えない状態で適切な閉鎖を行うことを忘れないでください。

この手順に続いて、追加の染色や生化学的アッセイなどの他のエンドポイント分析を実施できます。この技術は、組織工学の分野の研究者がACL再建作用のための複数の移植片オプションを評価するための道を開きました。このビデオを見た後、ACL再建のげっ歯類モデルに移植するためのポリマー足場を作製する方法を十分に理解しているはずです。

生きた動物を扱う作業は危険な場合があり、この手順を実行するときは、獣医師の推奨事項を順守したり、個人用保護具を着用したりするなどの予防措置を常に講じる必要があることを忘れないでください。