Method Article

타악기 생물 반응기를 사용하여 생물 공학 기반 혈관의 이식

DOI:

10.3791/2646

⸱

June 14th, 2011

 , 
1Department of Biomedical Engineering, Yale University, 2Department of Anesthesiology, Yale University School of Medicine

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

우리 그룹은 심장 혈관 시스템의 생리 타악기의 스트레스가 implantable 작은 직경 혈관 이식을 다시 생성하기 위해 일일 생물 반응기 문화 시스템을 개발했습니다.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

많은 노력이 기능 작은 지름 동맥은 무시 재생하는 방법을 개발하고 발전하는데 최선을 다해오고 있습니다. 생리적 환경에서 모두 기계적 및 화학적 자극은 동맥 혈관의 1,2의 적절한 개발 및 기능을 유지하기 위해 필요합니다.

우리의 그룹에 의해 개발된 생물 반응기 문화 시스템은 기본 선박의을 흉내낸 정확하게 제어 화학 기계 환경에서 혈관 재생을 지원하기 위해 설계되었습니다. 우리의 생물 반응기 조립 및 유지 보수 절차는 매우 간단하고 3,4 매우 반복됩니다. 평활근 세포 (SMCs)는 호환 실리콘 튜브를 통해 스레드 및 최대 12 주 동안이나 타악기 자극없이 생물 반응기에서 교양있는 관형 polyglycolic의 산성 (PGA) 메쉬에 씨앗을 품고있다. 일부 이전부터 우리의 생물 반응기를 구분 네 가지 주요 속성이 있습니다. 1) 전용 원시 혈관의 주변 생화학을 시뮬레이트 다른 문화 시스템과는 달리, 우리의 생물 반응기는 또한 문화의 혈관에 순환 방사상 변형을 적용하여 생리 타악기 환경을 만듭니다. 2) 여러 설계 선박은 제어 화학 환경에서 다른 기계 조건 하에서 동시에 교양 수 있습니다. 3) 생물 반응기 쉽게 동물 주입 모델에 대한 설계 선박의 luminal쪽으로 코팅하는 내피 세포의 모노 레이어 (EC)를 수 있습니다. 4) 우리의 생물 반응기는 또한 서로 다른 직경의 크기와 문화 엔지니어링 선박은 특정 직경 크기에 맞게 각 생물 반응기에 맞는 노력을 절약 1mm에서 3mm로 원거리 수 있습니다.

우리의 생물 반응기에서 교양 설계 선박 어느 정도 histologically 원시 혈관을 닮은. 용기 벽의 세포는 평활근 마이 오신 중쇄 (SMMHC) 3 성숙 SMC 수축성 마커를 표현한다. 콜라겐의 상당한 금액이 설계 선박 5 최고의 기계적 강도에 대한 책임있는 세포외 기질 내에 입금됩니다. 생화 학적 분석은 또한 엔지니어링 선박의 콜라겐 함량이 기본 동맥 6에 필적 나타냅니다. 중요한 것은, 타악기 생물 반응기는 지속적으로 동물 모델 3,7 성공적으로 주입 실험을 허용 기계적 성질을 전시 혈관을 재생하고 있습니다. 또한이 생물 반응기는 더욱 비선형 광학 현미경 (NLOM) 8을 사용하여 시간이 지남에 따라 콜라겐 리모델링의 실시간 평가 및 추적, 비 invasively를 허용하도록 수정할 수 있습니다. 결론이 생물 반응기는 기능성 작은 ​​직경 이식 혈관의 재생을 조절 기본 메커니즘을 연구하는 훌륭한 플랫폼 역할을한다.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

압력솥

흐름 시스템 및 그림 1과 그림 2에 지시 생물 반응기 구성 요소 (생물 반응기 자체와 실리콘 마개 덮개)의 튜브를 조립하고 압력솥. 튜브를 수유하면 한쪽에있는 커넥터와 반대쪽에 열린 최종 수 있습니다. 세 짧은 튜브 세그먼트는 가스 교환을위한 실리콘 마개를 통해 삽입됩니다.

1. 재봉 PGA 메쉬

  1. 컷 PGA 메쉬 1.1cm로 X ~ 8cm 시트 (생물 반응기의 크기에 따라 다름).
  2. 증류수 (dH20)와 사용하기 전에 건조 공기와 깨끗한 실리콘 튜브 (3mm 내경).
  3. 하나의 바늘로 추종하는자가 세 수술 노트로 시작하는 깨끗한 실리콘 튜브 주위 PGA 메쉬를 바느질 Dexon 6.0 치료를 사용합니다.

2. PGA는 표면 처리를 공사장 공중 발판

  1. 1 - 2min과 치료 시간을 기록하고 모든 PGA 공사장 공중 발판에 대해 같은 시간을 사용 1M NaOH의 수영 PGA 공사장 공중 발판.
  2. 이분 3 회 대한 dH2O 욕조에서 PGA 공사장 공중 발판을 씻어.
  3. 팻 PGA는 DH 2 O 욕조의 각 수영 사....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

공학 선박의 품질은 조직 문화에서 사용 SMCs의 품질에 의해 결정 큰 부분이다. SMC 표현형의 중요한 측면은 수축성 형태, 낮은 통로 번호 및 생물 반응기 내부의 세포 분열 따위에 의해 번식하는 능력이 포함됩니다. 우리는 통로 번호 폴리머 비계에 세포 시딩 시에 P3보다 크지 않아야하는 것이 좋습니다. 또한, 그것은 SMC 소스를 사용하기 전에 mycoplasma 무료 있는지 확인하기 위해 중요합니다. 우리는 mycoplasma - 오염된 세포 생물 반응기의 문화에 세포 증식 및 콜라겐 매트릭스 증착의 실질적인 감소로 이어질 것을 관찰했습니다.

이상 400,000 관상 동맥 이식은 작은 직경 (<6mm) 혈관 이식 12 수요의 결과로, 매년 바이패스 작업에 필요합니다. 궁극적인 목표는 기본 조직의 생리 기능을 모방 기능성 소형 직경 혈관 엔지니어입니다. 우리의 타악기 생물 반응기 시스템은 병에 걸린 동맥을 복원하고 대체할 수있는 기능 동맥 이식을 .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

이 작품은 (LEN 양쪽) 국민 건강 그랜트 R01 EB - 008836의 연구소와 R01 HL083895으로 후원됩니다. 우리는 우리의 연구 bioreactors을 만들기위한 다릴 스미스 대학의 유리를 불어 만드는 직공을 감사 드리고 수 있습니다.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
시약 / 재료의 이름 공급 업체 카탈로그 번호
FBS (태아 소 혈청) 열 Inactivated HyClone SH30071
DMEM GIBCO 11,885
rhFGF - 기본 R & B 234 - FSE
rrPDGF - BB R & B 520 - BB
Penicilin G 시그마 펜나
구리 (II) 황산 시그마 C8027
Gylcine 시그마 C8790
L - 알라닌 시그마 A7469 - 25G
L - 프롤린 시그마 P5607 - 25G
아스코르비 산 시그마 A4544 - 25G
HEPES 시그마 H3375 - 100G
실리콘 스토퍼 콜 - 파머 06298-24
Masterflex 튜브 L / S 콜 - 파머 06508-16, 06508-18
Masterflex 펌프 콜 - 파머 7553-80
Dacron의 커프스 Maquet 174406
PGA 느낌 콩코디아 MO000877 - 01
4-0 1.5 통계 Surgipro II 봉합 Syneture VP - 557 - X
6-0 0.7 메트릭 Dexon의 봉합 Syneture 7538-11
0.22μm PTFE 필터 워트 먼지 6780-2502
쓰리 웨이 스톱 콕 에드워즈 Lifesciences 593WSC
압력 변환기 에드워즈 Lifesciences PX212
IV 가방 백스터 R4R2110
살린 희석 세트 화살 W20030
실리콘 튜브 세인트 - Gobain F05027

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Risau, W., Flamme, I. Vasculogenesis. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 11, 73-91 (1995).
  2. Fankhauser, F., Bebie, H., Kwasniewska, S. The Influcence of mechanical Forices and Flow Mechanisms on Vessel Occlusion. Lasers in Surgery and Medicine. 6, 530-532 (1987).
  3. Ni....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Pulsatile BioreactorVascular GraftsSmooth Muscle CellsPGA ScaffoldCollagen DepositionNon linear Optical MicroscopyEndothelial Cell CoatingCyclic Radial StrainTissue Culture MediumAscorbic Acid Supplementation

Related Articles