여기, 선물이 혈관 형성에서 vivo에서 시각화 하는 프로토콜에 multiphoton 현미경 검사 법에 의해 3 차원 건설 기계에서 실시간. 유전자 변형된 건설 기계에서 신생 murine calvarial 중요 한 뼈 결함 모델에서 연구 했다. 더 많은 새로운 혈관 컨트롤에서 보다 처리 그룹에서 발견 했다.
방법 논문
여기, 선물이 혈관 형성에서 vivo에서 시각화 하는 프로토콜에 multiphoton 현미경 검사 법에 의해 3 차원 건설 기계에서 실시간. 유전자 변형된 건설 기계에서 신생 murine calvarial 중요 한 뼈 결함 모델에서 연구 했다. 더 많은 새로운 혈관 컨트롤에서 보다 처리 그룹에서 발견 했다.
비판적으로 크기의 뼈 결함의 재건 복구, 충분 한 혈액 공급의 부족 하 고 새로운 조직의 괴 사를 일으키는 동안 가난한 신생 조직 엔지니어링 건설 기계 내에서 인해 심각한 임상 문제 남아 있다. 신속한 vascularization 새로운 조직의 생존 및 기존 호스트 조직 통합에 대 한 중요 한 전제 조건입니다. 맥 관 구조 건설 기계에서의 드 노 보 세대 뼈 재생 좀 더 효율적인, 수 있도록 복구를 발판으로 성장 하는 조직에서 가장 중요 한 단계 중 하나입니다. 이 문제를 해결 하려면 소재 비 계의 유전 수정 골 신생을 촉진 하는 데 사용 됩니다. 그러나, 시각화 및 추적 vivo에서 실시간으로 3 차원 (3D) 건설 기계 또는 새로운 뼈 조직에 혈관 형성은 여전히 뼈 조직 공학에 대 한 장애물. Multiphoton 현미경 (MPM) 고해상도 및 최소한-침략 적 방식으로 생물학 구조에서 체적 데이터를 취득할 수 있는 새로운 바이오 이미징 양식 적임 이다. 이 연구의 목적은 multiphoton 현미경에 vivo에서 calvarial 중요 한 뼈 결함 수리에 대 한 유전자 변형된 3D-PLGA/nHAp 비 계에 신생을 시각화 했다. PLGA/nHAp 건설 기계 했다 공업화 신생을 촉진 하 고 뼈 재생을 향상 하려면 lentiviral 벡터 (LV-pdgfb)를 들고 성장 인자 pdgf b 유전자의 지속적인된 납품에 대 한. 비 계 이식 calvarial 중요 한 뼈에서 마우스 모델을 결함, PHp 건설 기계에서 혈관 영역 (BVAs) PH 건설 기계에서 보다 훨씬 더 높은 했다. 또한, pdgf b 와 신생 관련 유전자, vWF 및 VEGFR2의 식을 대응 하 게 증가 했다. MicroCT 분석 새로운 뼈 형성을 극적으로 향상 PHp 그룹에서 다른 그룹에 비해 표시. 우리의 지식, 이것은 multiphoton 현미경 조사는 3 차원 생물 분해성 scaffold에서 vivo에서 및 실시간으로 신생 뼈 조직 공학에 사용 되었다 처음으로.
뼈는 개별1의 수명 기간 동안 개장 하 고 매우 vascularized 조직 이다. 큰 뼈 결함 없앤 외상, 종양 절제, 또는 craniofacial 기형 발생의 신속 하 고 효과적인 뼈 재생 복잡 한 생리 적 과정 이다. 뼈 결함 수리를 위해 사용 하는 전통적인 치료 접근 포함 autograft와 이식 이식, 하지만 그들의 사용을 포함 여러 문제 및 제한 사항, 제한 된 가용성, 중요 한 기증자 사이트 병 적 상태, 감염의 위험이 높은 고 면역 거부2,3호스트. 그러나, 인공 뼈 이식 이러한 제한을 완화 하는 효율적인 대안을 제공 합니다. 그들은 생 분해성 소재로 만들어질 수 있다, 적당 한 기 공 크기, 조작 하기 쉬운 하 고 유전자 변형된4,5일 수 있다.
현재, 다양 한 조직 엔지니어링 건설 기계 조직 공학 뼈6,7의 개발에 고용 되었다 있다. 뼈 수리 및 재생을 보다 효과적으로 유도 하기 위해 설계 된 바이오 성장 인자와 함께 등장 있고 달성 좋은 결과8,9. 불행 하 게도, 짧은 반감기, 잃게 쉬운 활동 및 치료 효능에 대 한 성장 인자의 supraphysiological 복용량 그들의 임상 응용 프로그램10을 제한합니다. 이러한 문제를 해결 하려면 대신 성장 인자 성장 인자 유전자의 뼈가 있는 결함과 질병11,12의 치료에 대 한 bioactivity를 유지 하는 효과적인 방법으로 입증 되었습니다. 바이러스 성 벡터는 유망한 납품 효율성13를 표현 하는 그들의 높은 인해 조직 재생에 대 한 도구.
성장 요인 중 혈소판 파생 된 성장 인자 (PDGF-BB)에서 선정 되었다이 연구는 물질과 엽 고 osteogenic 셀, chemoattractant 뿐만 아니라 신생14,15 에 대 한 자극 제 이기 때문에 . 이전 전 임상 및 임상 연구는 PDGF BB 홍보할 수 있는 안전 하 고 효과적으로 잇 몸 뼈가 있는 결함16,17뼈 수리 했다. 최근 연구 PDGF BB 동기 부여 내 피 세포 이동과 확산 vivo에서18,19신생을 자극 한다는 것을 밝혔다. 또한, PDGF BB 렌더링할 수 있습니다 또한 중간 엽 줄기 세포 (MSCs) 내 피 세포20, 그리고이 더 하이라이트에 neovascularization에서 MSCs의 잠재적인 역할을 차별화 할 수 있습니다. 따라서, 맥 관 구조 건설 기계 PDGF BB와에 드 노 보 형성 유도 뼈 조직 공학에서 공중 발판으로 성장 하는 조직의 수리를 위해 중요 한 단계입니다.
뼈 결함 치유 조정된 골 및 신생 수리 위치21에서 요구 하는 동적 조직 전체적 프로세스입니다. 이식된 조직 설계 건설 기계에 Neoangiogenesis 영양분 및 산소 성장 및 생존 및 변화 낭비를 제거 하기 위한 세포 공급에 대 한 필수적인 전제입니다. 일반적으로 사용 하는 이미징 방법, 엑스레이 포함 하 여 마이크로-계산 단층 (microCT), 자기 공명 영상 (MRI), 스캐닝 전자 현미경 (SEM), 광학 일관성 단층 촬영 (OCT), 그리고 confocal 레이저 스캐닝 현미경 검사 법, 대신 적용 됩니다. 신생 정보22,23를 조직학 검사. 그러나, 이러한 방법을 시각화 및 뼈 조직 공학에서 3D 건설 기계에 neovasculature 측정에 다양 한 장애물의 얼굴. Multiphoton 현미경 (MPM)는 동시에 세포, 세포 외 기질, 시각화 및 주변 혈관 네트워크의 뚜렷한 장점이 비교적 새로운 바이오 이미징 기술 vivo에서. 그것은 깊은 조직 침투에 대 한 고유의 3 차원 이미징 능력을 소유 하 고 낮은 photodamage 발생. 따라서, 지난 10 년간, MPM 생물 의학 연구24, 신경 과학, 면역학, 줄기 세포 역학 등에서 많은 관심을 얻고 있다. 그러나, 그것은 거의 정형 외과 연구에 사용 됩니다.
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동물 보호 관리 및 사용의 실험실 동물의 광 동성에 대 한 가이드 준수 했다. 모든 절차는 감독 및 동물 연구, 심천 연구소의 첨단 기술, 과학의 중국 아카데미에 대 한 윤리 위원회의 승인 아래 수행 했다.
1. lentiviral (LV) 생산
Spe를 사용 하 여 세포 발기인의 하류2. 3D 인쇄 PLGA/nHAp 건설 기계 및 동원 정지 LV의 제조
균질 솔루션 1, 4-dioxane의 20 ml에서3. 생체 외에서 건설 기계 및 LV 변환 활동 분석 결과에서 LV 입자 방출의 속도 론
4. 생체 외에서 골 수 파생 된 MSC (BMSC) 마이그레이션 평가
5. Murine Calvarial 중요 한 뼈 결함 모델 및 비 계 이식의 설립
참고: 남성 BALB/c 마우스 (7 주 이전) 광 동 의료 실험실 동물 센터 (광 동, 중국)에서 구입 했다.
Calvarial 뼈 결함에 대 한6. Vivo에서 신생 내에 뼈 같이 결함이 MPM의 이미징
참고: FITC 활용 250 kD dextran (10mg/mL) 식 염 수에 높은 SNR (신호 대 잡음 비율) 새로운 혈관의 이미지를 쥐에 주입 정 맥 했다 33 이전 연구 따르면. 참고로이 생존 절차입니다.
7. Pdgf b와 실시간 정량 Pcr에 의해 신생 관련 유전자의 유전자 표정 분석
참고: 일반적인 단계 PCR 수행: 95 ° C 30에 대 한 s, 5 95 ° C의 40 주기 들, 그리고 30 s. 포스트 PCR 용 해를 위한 60 ° C 곡선 확인 단일 대상 확대의 특이성 그리고 β-말라 상대적인 관심사의 유전자의 배 변경 결정 했다. 각 샘플에 대 한 반응이 세 번 테스트를 했다.
| Primer(5'–3') | |||||||
| 유전자 | 앞으로 | 리버스 | |||||
| pdgfb | CATCCGCTCCTTTGATGATCTT | GTGCTCGGGTCATGTTCAAGT | |||||
| vWF | CTCTTTGGGGACGACTTCATC | TCCCGAGAATGGAGAAGGAAC | |||||
| VEGFR2 | GAAATGACACTGGAGCCTACA AG | TCCATGCTGGTCACTAACAGAA G | |||||
| β-말라 | GTATCCATGAAATAAGTGGTTAC AGG | GCAGTACATAATTTACACAGAAG CAAT | |||||
표 1: Pimer 세트.
8. 뼈 재생의 MicroCT 분석
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원통형 다공성 PLGA/nHAp 투어 높이 0.6 m m와 4mm 직경에서 3D 프린터 조작 했다. 장비의 형태학 스캐닝 전자 현미경과 microCT를 통해 분석 되었다. 그림 1A 이식된 발판의 사진을 보여줍니다. MicroCT 검색 공개 숨 구멍의 85% 이상 크기 200에서 400 µ m (그림 1B)에 배열 했다. Sem의 영상 시연 발판의 표면 (그림 1의 D-F) 건설 기계 내부 상호 micropores (직경 약 5-10 µ m)와 거친 microtopography 했다. 코팅된 LV eGFP 입자의 총 금액의 약 40% (4.5 x 105) 24 시간 이내 초기 버스트 효과 함께 시작 PLGA/nHAp 건설 기계에서 발표. 출시 LV 바이러스의 bioactivity 24 시간에 정상을 도달 하 고 지속적으로 감소, 1...
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뼈는 지속적으로 치유 하 고 개별1의 일생 내내 개장 독특한 용량 매우 vascularized 조직 이다. Vascularization의 레벨은 골 및 결함 수리를 위해 중요 하다. 낮은 vascularization 조직 공학 뼈의 넓은 임상 응용 프로그램을 제한합니다. 건설 biomimetics의 이론에 따르면 매우 vascularized 조직 공학 뼈 큰 세그먼트 뼈 결함을 복구 하기 위한 도구가 되고있다. 장비의 다양 한 종류는 비교적 작은 뼈가 있는 결함을 수리에 성공적으로 적용 되었습니다. 그러나, 중요 한 뼈 결함, 아직도 얼굴 장애물, 복구 장비의 응용 프로그램에 대 한 부족 한 혈액 때문에 주로 공급 결함 수리에 대 한. 따라서, 큰 뼈 결함 복구의 과정에서 혈액 공급을 개선 조직 공학의 주요 문제 중 하나입니다.
수 있는 자극, 모집, chemotaxis, 차별화, 그리고 에 있는 neov...
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저자 들은 아무 경쟁 금융 관심사 선언 합니다.
이 연구는 심천 공작 프로그램, 중국 (No. 110811003586331), 심천 기본 연구 프로그램 (제에 의해 지원 되었다 JCYJ20150401150223631, 호 JCYJ20150401145529020, 및 번호 JCYJ20160331190714896), 광 동 공공 연구 및 용량 건물 특별 프로그램 (No. 2015A020212030), 중국 (No. 81501893)의 국가 자연과학 기초, 중국 (2013CB945503)의 국가 주요 기본 연구 프로그램 그리고 민 혁신 프로그램 우수 젊은 연구자 (Y5G010).
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 폴리(D,L-락타이드-코-글리콜라이드) (PLGA) | Sigma | P1941 | L/G 비율 75:25, MW 66000-107000 |
| 하이드록시아파타이트 나노입자 | 시그마 | 702153 | 평균 직경 < 200 nm |
| 클로로퀸 디포스페이트 염 | 시그마 | C6628 | |
| FITC-conjugated 250-kD 덱스트란 | 시그마 | FD250S | |
| 1,4-디옥산 | 링펑, 상하이 | 0.45 미크론 | |
| Stericup 필터 | Merck Millipore Corporation | SLHV033RB | |
| PDGF-BB Cdna | Sino Biological, Inc | MZ50801-G | |
| Anti-PDGF-BB 마우스 다클론 항체 | BioVision, Inc | 5489-30T | |
| PDGF-BB 재조합 단백질 | 4489-50 | ||
| 칼슘-인산염 형질주입 솔루션 | Promega Corporation | E1200 | |
| L-DMEM | Hyclone | SH30021.01 | |
| DPBS | Hyclone | SH30028.01 | |
| Penicillin-Streptomycin, Liquid | Thermo Fisher Scientific | ||
| 15140122 FBS | Thermo Fisher Scientific | 10099-141 | |
| Transwell | Corning | 3422 | |
| 남성 BALB/c 마우스 | Guangdong Medical Laboratory Animal Center | ||
| 소듐 펜토바르비탈 | Merck | 1063180500 | |
| 다광자 현미경 이 | 형광(TPEF) 및 2차 고조파 발생 신호(SHG)를 감지하기 위해 Shenzhen Institutes of Advanced Technology에서 만든 홈메이드입니다. | ||
| isoflurane | Keyuan, Shandong | 401750169 | |
| TRIzol 시약 | Invitrogen | 15596018 | |
| PrimeScript RT 마스터 믹스 (Perfect Real Time) | Takara | RR420B | |
| SYBR Premix Ex Taq (Tli RNaseH Plus) | Takara | RR036B | |
| Hematoxylin 및 eosin | Beyotime | C0105 | |
| Paraffin | Leica& 주의; | RM2235 | |
| 초원심분리기 OPtima L-100XP | Beckman Coulter | L-100XP | |
| 저온 프린터 | 칭화 대학교 | 만든 Tsinghua 대학교 | |
| LightCycler 480 기기 | 로슈 | 5815916001 | |
| microCT | Bruker | 1176 | |
| 상용 소프트웨어 | Bruker | ||
| 부프레노르핀 |
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