Method Article

3D 인쇄 가이드 및 반지 스태킹 방법을 사용하여 엔지니어링 혈관 이식의 크기 조정

DOI:

10.3791/55322

⸱

March 27th, 2017

 ,  , 
1Department of Biomedical Engineering, Wayne State University, 2Cardiovascular Research Institute, Wayne State University

In This Article

Summary

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

확장 가능한 설계 혈관 임상 적용 가능성을 향상시킬 것입니다. 쉽게 상당한 3D 인쇄 가이드 사용, 혈관 평활근의 고리가 생성되었고, 혈관 이식을 형성, 튜브형 형태로 쌓여있다. 이식 단순히 3D 인쇄 된 안내서의 크기를 변화시킴으로써 인간 동맥 치수의 범위를 만족하는 크기로 할 수있다.

Abstract

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관상 동맥 질환은 수백만의 미국인에 영향을 미치는 주요 사망 원인이 남아있다. 가능한자가 혈관 이식의 부족으로 설계 이식 환자의 치료에 큰 잠재력을 제공합니다. 그러나, 설계 혈관 이식은 일반적으로 쉽게 확장되지 않은 시간과 비용이 많이 드는 연습을 구성, 서로 다른 크기를 사용자 정의하기 위해 사용자 정의 형 또는 폴리머 튜브의 제조를 요구. 인간의 동맥은 약 2.0-38 mm에서 약 0.5-2.5 mm의 벽 두께 내강 직경에 이르기까지 다양합니다. 우리는 방법을 만들었습니다, 원하는 세포 유형의 조직 가변 크기 반지, 혈관 평활근 세포 여기 입증하는 "반지 스태킹 방법"(SMCs을)라고, 내강 직경을 제어하는 ​​중앙 포스트의 가이드를 사용하여 만들 수 있습니다 및 외부 쉘은 혈관 벽 두께를 지시합니다. 이러한 티슈 링 후 혈관의 자연적인 형태를 모방하는 관형 구조물을 만드는 적층된다. 혈관 길이는 수 b즉 단순히 필요한 길이를 구성하는 데 필요한 벨 횟수 적층 원단. 우리의 기술로, 혈관 유사 관 형태의 조직 용이 병원 및 환자의 요구에 맞는 치수 및 다양한 길이로 제조 될 수있다.

Introduction

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관상 동맥 질환 (CAD)의 치료에있어서, 환자 자신의 혈관 우회로 수술 이식 재료로서 수거된다. 그러나, 자주, 병 환자는 자신에 기부 가능한 용기를 가지고 있지 않으며, 그들이 할 경우, 기증자 사이트는 상당한 추가 피해를 발생 및 감염에 대한 심각한 위험이있다. 1 엔지니어링 혈관 이식이 필요를 채울 수있다. 확장 성 환자의 혈관 크기 요구의 넓은 범위를 충족하기 위해 설계 선박 가장 중요하다. 그러나, 엔지니어링 선박에 대한 본 발명의 방법은 쉽게 확장하지 않고, 일반적으로 복잡한 금형 또는 고분자 지지체의 재생산을 필요로한다. 대부분의 이식 혈관 섬유 아세포, 평활근, 또는 내피 세포 시딩 중합체 관형 지지체를 이용하거나 설계; 또는 맨드릴 주위에 세포 시트를 압연 조직 튜브를 만들 수 있습니다. 임상 시험에서 두 설계 혈관 이식은 decellularize을 기반으로D 폴리머 ECM 플랫폼입니다. 혈관 복구에 사용 가능한 2, 3, 4 중합체 이식 이미 지속적인 중합체 존재감 그래프트 장기간 용도에 중요한 문제로 발생할 수있는 문제 개통을 갖는 것으로 알려져있다. 관형 주형....

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Protocol

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1. 세포 배양 준비

  1. 시중에서 구입 한 인간의 대동맥 평활근 세포를 활용합니다.
  2. 88.6 %로 이루어지는 평활근 세포 증식 배지에서 세포를 유지 231 미디어 0.1 % 재조합 인간 인슐린 (RH 인슐린), 재조합 인간 섬유 아세포 성장 인자 (RH-FGF), 재조합 인간 상피 성장 인자 (RH-FGF)의 각 아스코르브 산; 5 % 소 태아 혈청 (FBS) 및 L- 글루타민 각각; 1 % 항생제 / 항진균제.
    참고 : 각 성장 인자, FBS와 L 글루타민은 혈관 미디어의 성장 키트로 구입하고 있습니다.
  3. 변경 미디어가 셀 때까지 48 시간마다 약 90 %의 합류 및 조직 시딩에 대한 준비가되어 있습니다.
  4. 확장을위한 미디어의 변화 사이에 인큐베이터에 보관 세포.

2. 3D 프린터로 삽입 및 사용자 정의 실리콘의 제조 성형 판

  1. (예를 들어, 플리 미니) 3D에이 판 인서트를 인쇄 상업용 3D 프린터를 사용합니다.
    1. 연산을 사용하여소스 3D 설계 소프트웨어 욕실 등 블렌더로 인쇄 된 외부 쉘과 게시물의 3D 모델을 만들 수 있습니다.
    2. 3 차원 프린터의 소프트웨어의 이식성을 위해 허용하....

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Results

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여기에 입증 된 것은 반지 스태킹 방법 (RSM)는 확장 성이 있음을 보여주는 3 가지 설계 혈관 이식 크기 (그림 1)의 제조입니다. 적용 가능성을 증명하기 위해, 3 개의 다른 용기 크기는 동맥 좌전 하행에 대한 실제 인간의 혈관 크기에 상관 관계를 선택 (작은 직경 루멘 = 4mm) 17 (중간 직경 루멘 = 10mm) 대동맥 내림차순과 상행 대동맥 (대형; 내강 직경 = 20mm) 18. 벽 두께는 약 500 μm의 작은 반지를위한, 모두 중간 및 대형 링에 대한 약 1,500 μm의입니다. 입증 각 용기는 작은 용기에 약 6mm와 중간 및 대형 선박 9 mm의 길이로 동일시, 6 반지를 적층하여 내장되어 있습니다. 길이는 각각의 고리의 두께에 기초한다.

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Discussion

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반지 스태킹 방법은 현재의 혈관 조직 설계 구조 기술을 통해 여러 이점을 제공합니다. RSM은 단순히 포스트 및 외부 쉘 크기를 사용자 정의하여 모든 규모의 인간의 혈관을 생성하도록 할 수 있습니다. 우리의 방법은 인간 세포만을 급속 신체의 자연적인 상처 치유 과정에서 발견 된 지지체 물질을 분해 이루어지는 중합체 프리 설계된 선박 개발을 허용한다. 폴리머 이식은 병원에서 재 협착을 일으키는 것으로 알려져 있습니다 및 설계 이식에 포함 된 경우 문제가 될 수 있습니다. 셀 시드 번호는 각각 다른 크기의 조직 반지를 수정해야합니다. 시딩 표면적에 세포 수를 나타내는 그래프를도 5에 도시되어있는 시드 번호 근사 및 / 또는 외삽 할 수있다. 또한 여기에 사용되는 세포 유형이 인간 대동맥 평활근 세포임을 주목해야한다. 서로 다른 세포 유형에 RSM 적합하도록 셀 크기 및 증식 속도로 수행해야을 고려하여 최적의 파종 밀도가 결정된다. 예를 들어, 우리는 또한 RSM 인간 섬유 아세포를 사용하여 고리를 만.......

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Disclosures

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

저자는 공개 아무것도 없어.

Acknowledgements

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

저자는 조직 학적 및 세포 문화의 일부와 그 종류 도움을 우리의 동료 램 실험실 동료 아마르 Chishti 및 Bijal 파텔에게 감사의 말씀을 전합니다. 자금은 웨인 주립 대학의 나노 의학 원정대 (CBP)에 의해 제공되었다, - 시작 업 자금 및 심장 혈관 연구소 씨 그랜트 (MTL).

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
인간 대동맥 평활근 세포 ATCCPCS-100-012혈관 평활근 세포
Medium 231Gibco (Life Technologies M-231-500혈관 평활근 세포에 특정한 매체
인간 대동맥 평활근 세포 성장 키트 ATCCPSC-100-042혈관 평활근 세포 생존력 유지를 위한 성장 인자
Replicator Mini 3D 프린터 메이커봇 N/A3D 프린터
폴리(젖산) 3D 잉크(PLA)MakerBot N/A3D 프린터 필라멘트
폴리(디메틀리실록산) (PDMS)Ellworth Adhesives 3097358-1004플레이트 부품 접착용 폴리머
FibrinogenHyclone Labratories, Inc.SH30256.01피브린 겔 성분
트롬빈 Sigma Life SciencesF3879-5G피브린 젤 구성 요소
트랜스포밍 성장 인자-베타 1 PeproTech100-21콜라겐 생성 자극을 위한 성장 인자
혈구계 Hausser Scientific Co.세포 계수용3200
폴리카보네이트 튜빙 미국 플라스틱 PCTUB1.750X1.625키가 큰 링 스태킹 플레이트
폴리카보네이트 시트를 만들기 위한 재료 Home Depot409497키가 큰 링 스태킹 플레이트를 만들기 위한 재료
접착 폴리머 용제 SCIGRIP10799키가 큰 링 스태킹 플레이트를 만들기 위한 재료
Instron 5940InstronN/A인장 시험기
U-StretchCell ScaleN/A인장 시험기
Smooth Muscle Actin MA5-11547Thermo Fisher항체
TropomyosinMA5-11783Thermo Fisher항체
(주)

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Luciani, G. B., et al. Operative risk and outcome of surgery in adults with congenital valve disease. ASAIO J. 54 (5), 458-462 (2008).
  2. Lawson, J. H., et al. Bioengineered human acellular vessels for dia....

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