Name: 모공 그라디언트, 고분자 전해질 및 그들의 간접적 인 모니터링과 금속 임플란트의 멀티 스케일 변경 생체 내 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-07-01T12:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 19 s
Description: 배우세요 금속 임플란트의 다중 스케일 수정 기법으로 세포 이동을 제어하는 방법을 알아보세요. Biofreeze 추출법과 층별 적층 기술을 활용하여 기능성을 향상시키는 생체공학적 접근법을 탐구합니다.

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저자는 동물 실험에 그의 도움을 축적 테프론 금형 및 박사 G. Prevost에서의 위해 제조 티타늄 임플란트 박사 앙드레 왈더와 니콜라스 페린, K. Benmlih에게 감사의 말씀을 전합니다. 우리는 또한 재정적 기여 지역 알자스와 PMNA (폴 MATERIAUX 등 Nanosciences 달자)을 인정합니다.

1. 기공 금속 임플란트의 세공 그라디언트의 준비 <ol><li> 에탄올 임플란트 (예 : 400 ~ 500 μm의, Neyco SAS, 프랑스의 크기 범위와 의학 급료 티타늄 구슬으로 만들어진 임플란트)를 청소 한 후 15 분 동안 아세톤에서 초음파 처리. </li><li> 임플란트의 크기와 모양 (표준 실험 2 cm의 높이 1.5 cm 직경의 원통형 몰드를 사용하는)에 따라 설계 및 제조 테프론 몰드. 금형 특정 부분을 추출하는 동안 제거 할 수 있도록 모듈 형이어야한다. 이러한 금형 설계는 감독 방식으로 추출 유체의 움직임을 강제로 추출 프로세스에 대한 제어를 보장합니다. </li><li> I) 임플란트의 크기, II를 결정하는 바닥 부분) 굴대 및 이동할 수 ⅲ) 외부 코어 : 기관을 대체하기 위하여 디자인 관 임플란트의 경우, 구조는 세 가지로 구성되어야한다. 이 방법은 기공 크기 구배가 안쪽으로 외부에서 형성 될 수있다. </li> &lt;리&gt; 합성 고분자 (PLLA) 솔루션을 준비 : 동결 / 추출 PLLA 솔루션은 디 옥산과 물 (: V 87:13 %, V)의 바이너리 혼합물에서 준비해야합니다. </li><li> 균일 한 용액을 얻기 위해 ° C 순서로 60 혼합물을 가열한다. 60 ° 그것은 임플란트에 솔루션의 도입에 사용할 수있는 정밀 유리 주사기의 온도 저항의 높은 한계로 C를 선택. </li><li> 높은 농도 (≥ 6 %), 고 분자량 PLLA 솔루션을 사용하는 경우, 즉시 가열 후 임플란트에 솔루션을 소개합니다. 그렇지 않으면 용액의 겔화 전체 침수없이 발생합니다. </li><li> 임플란트의 기공에 관하여 필요한 고분자 용액의 부피를 계산 냉동 용액의 부피의 정확도 변화를 고려 할 수 있습니다. </li><li> 0.1 ㎕의 정확도로 정밀 유리 주사기와 임플란트에 솔루션을 소개합니다. 고분자 농도의 하한은재생 기공 기울기 형성을위한 3 %는 6 % 이상 두께의 샘플에서 균일 한 분포를 얻기 어렵게되어 반면. 그러나 특정 응용 프로그램에 대해 다른 농도를 사용할 수 있습니다. </li><li> 샘플을 직접 -80 ° C의 실온에서 30 분간의 이전 배양 기간 중 하나를 고정합니다. 냉동 상태가 부분적으로 기공 형성을 결정, 따라서 동결 조건은 목표 다공성에 따라 조정될 수있다. -80 샘플 하룻밤 유지 ° C. </li><li> 추출 : 미리 냉장 에탄올 80 %에 임플란트를 담가. 하룻밤 -20 ° C에서 추출을 수행하십시오. 다공성 그라디언트를 얻으려면, 디스크 모양의 임플란트를위한 바닥 부분을 제외 관 임플란트와 모든 부품 굴대 제외한 모든 금형 부품을 제거합니다. 곰팡이 쉽게 분리 미리 냉장 메스를 사용합니다. </li><li> 에서 추출 후 -20 ° C 야간 19, 나머지 금형 부품을 제거하고 공기가 임플란트를 건조. 특성화를위한구조 수은 porosimeter 분석의 전체 다공성이 필요합니다. 수은 Porosimeter 측정은 임플란트와 작은 interdispersed 모공의 양쪽에있는 구멍에 해당하는 뚜렷한 피크를 보였다. 그러나 더 중요한 데이터는 주사 전자 현미경 (SEM) 20와 기공 크기 분포에 대한 이미지 J에 의해 분석 할 수 강내 및 extraluminal 표면의 기공 사이의 차이입니다. 기공 그라디언트의 확인을 위해 샘플을 동결 분쇄 및 SEM과 단면을 관찰합니다. </li><li> 사용 된 임플란트의 오픈 다공성 자연, 그리고 티타늄의 빛을 반사 능력으로 인해, 그것은 다공성 임플란트 내에 표시된 세포의 Z-스택을 수행 할 수 있습니다. PKH26 또는 Calcein-AM으로 세포를 라벨과 공 초점 레이저 현미경 임플란트 시각화. </li></ol> 2. 콜라겐 / 알긴산 다층 다공성 금속 임플란트의 표면 코팅 <ol><li> 빌드 - 최대다층의 가장 높은 재현성을 찍기 로봇 얻을 수 있습니다. 찍기 로봇을 사용할 수없는 경우 다음 단계를 수동으로 수행 할 수 있습니다. </li><li> 의료용 콜라겐 유형 I 및 알긴산 나트륨을 사용합니다. 최적화 된 농도는 pH가 3.8에서 구연산 버퍼의 NaCl 150 mM의 각 0.5 g / L이다. </li><li> 용액의 균일 성을 보장하기 위해 하룻밤 콜라겐 솔루션을 녹입니다. 3.8의 산성 pH는 필요한 구조는 중성 pH에서 가교 이전 불안정으로 층의 안정적인 빌드 - 업합니다. </li><li> 또는 콜라겐과 알긴산 솔루션에 임플란트를 침지하여 침지 로봇 시스템에 의해 계층을 입금. 증착 시간은 이후의 각 레이어에 대해 15 분입니다. 5 분 pH가 3.8에서 150 mM의 NaCl을 가진 증착 단계 사이의 구조를 씻어. </li><li> 고분자 전해질 다층 생산에 사용 찍기 로봇 임플란트의 활용을위한 디자인 특정 홀더. 어느 티타늄의 표면 만 impla에 레이어를 입금수정 국세청이나 임플란트는 제 1에서 설명했다. </li><li> 기저막의 안정화 genipin과 모방 : V 비율 : 1시 4분 V에서 디메틸 설폭 사이드 (DMSO) / 구연산 버퍼 (150 mM의 NaCl을, 산도 3.8)의 가교 솔루션을 준비합니다. 농도의 광범위한 사용, 100 MM은 가교에 적합 할 수 있습니다. DMSO 구성 요소의 첫 번째 genipin 및 응집 방지하기 위해 나중에 물에 구성 요소를 추가 녹인다. </li><li> 12-24 시간 사이의 가교 용액에 침지하여 샘플을 가교. 그 후 구연산 버퍼의 풍부한 양의 (산도 3.8)로 씻어. </li><li> 세척 단계 후, UV 처리 (30 분) 또는 항생제 / 항진균제 목욕 (페니실린 / 스트렙토 마이신, Fungizone)와 하나 샘플을 살균. </li><li> 모방 기저막의 품질을 결정하는 주요 변수는 두께와 섬유의 직경입니다. 접촉 모드에서 얻은 원자 힘 현미경 (AFM) 이미지를 사용하여 섬유 직경을 계산합니다. 로 샘플을 건조이미징 전에 질소 흐름. 이미지 J 소프트웨어를 사용하여 평균 근모의 두께를 결정하기 위해 이미지 당 적어도 10 섬유의 두께를 정량화. </li><li> 필름의 두께는 AFM을 사용하여 처음 테스트에 의해 결정하실 수 있습니다. 건조 (COL / ALG) 24 / COL 다층 필름. 필름 스크래치 주사기 바늘을 사용합니다. 광학 현미경과 처음 국산화 한 후, 처음의 경계에서 10 × 10 ㎛ 2 표면 AFM와 이미지를 얻을 수 있습니다. 필름 층의 두께를 제공하는 AFM 소프트웨어로 얻은 프로파일에서 높이를 계산합니다. </li></ol> 3. 혈액 플라즈마의 분석에 의해 생체 임플란트 통합의 간접 모니터링 <ol><li> 필요한 모든위원회의 승인은 각 국가 21 지배 규칙에 따라 동물 실험에 대해주의해야한다. 우리의 경우 실험 동물의 관리 및 사용 (국가 연구위원회, 2010)에 대한 안내는 다음과 일합니다스트라스부르 윤리위원회의 대학의 전자 승인을 얻을 수 있습니다. </li><li> 대상 사이트에서 주입을 수행하십시오. 여기에 주어진 혈액 모니터링 프로토콜은 15mm 기관 절제술의 뉴질랜드 흰 토끼의 기관 교체를 위해 사용되었다. </li><li> 주입 다음 후속 매일은 그들의 무게의 기록 일반적인 동물 복지 (수술 사이트, 호흡 속도의 주위에 치유를) montioring 필요합니다. </li><li> 혈액 검사의 유효성을 검사하려면 혈액 CRP 수준에 대한 ELISA 검사와 같은 잘 확립 된 방법을 사용합니다. 많은 동물 CRP 검사가 가능하며, 토끼에 사용되는 특정 테스트는 표 1에 나열되어 있습니다. 마찬가지로, 서쪽은 CGA 수준의 결정에 더럽히는 사용합니다. 단클론 항-CGA 항체 (항-CGA 47-68)은이 프로토콜에 사용되었다. </li><li> 플라즈마 특성에 대해, 토끼의 귀 정맥에서 혈액 샘플을 얻을 수 있습니다. 4 20 분 5,000 rpm으로 원심 분리기 °; C. 분석을 위해 얻은 상등액을 사용한다. 우리의 절차에서 이러한 테스트는 주간 단위로 수행하지만, 더 자주 검사도 가능합니다. </li><li> 플라즈마 단백질 함량의 위상 HPLC 정화를 반대 : 트리 플루오로 아세트산의 0.1 % (1:1, V : V)와 토끼 혈장을 추출합니다. DIONEX HPLC 시스템 (궁극의 3000, 서니 베일, CA USA)를 사용하여 추출물을 정제 300-5C18 열 역상 nucleosil에 (4 × 250mm, 입자 크기가 5 μm의, 다공성, 300 Å). </li><li> 214 280 nm에서 흡광도를 기록합니다. 사용되는 용매 시스템) 나 용제 : 물과 II에서 0.1 % (v / v)의 트리 플루오르 산 (TFA)) 용매 B : 0.09 % (v / v)의 70 %의 TFA (v / v)의 아세토 니트릴 - 물. </li><li> 700 μL / elutions에 대한 그라디언트를 사용 min의 유량을 사용합니다. 피크 분수를 수집합니다. 속도 진공 응용 프로그램에 의해 증발 분수를 집중한다. 그것은 완전히 건조되기 전에 속도 진공을 중지하는 것이 중요합니다. </li><li> 공동을 통해 서로 다른 시간 지점에서 얻은 피크의 상관 관계주입 기간 URSE. 자동 Edman 순서에 의해 식별 이식의 과정에서 일관된 경향을 보이고있다 정제 된 펩타이드를 사용합니다. </li><li> 펩티드의 자동 Edman 순서 : Procise microsequencer를 사용하여 자동 Edman 분해하여 정화 펩타이드의 N-말단 서열을 결정합니다. 의 polybrene 처리 유리 섬유 필터에 샘플을로드합니다. 다음 단계는 C 18 열 (PTH C-18, 2.1 X 200mm) 22 크로마토 그래피 Phenylthiohydantoin-아미노산 (Pth를-XAA)의 식별이다. 순서가 얻은 후에, 그것은 스위스 보호 해주는 데이터베이스를 사용하여 폭발의 소프트웨어 식별 할 수 있습니다. </li></ol>

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</ol>

NE 브라는 Protip SAS의 직원입니다.

기공 그라디언트 인터페이스 조직 공학에 중요한 도구이며, 여기에 설명 된 시스템은 세포 이동을 연구하기 위해 기공 그라데이션을 형성 혼자 또는 금속 임플란트와 함께 사용할 수 있습니다. 이 시스템은 유기 용매를 처리하는 화학 물질 흄 후드를 제외한 모든 추가 설정 또는 추가 장비를 필요로하지 않습니다, 따라서 그것은 생물학 실험실에서 적용 할 수 있습니다. 같은 폴리 (글리콜 산) (PGA), 폴리 (락트 - 공동 글리콜) 산 (PLGA)와 폴리 (카프로 락톤) (PCL)와 유사한 고분자는 약간의 수정과 함께 사용할 수 있습니다. 유기 용제에 용해하지 않을 다른 거대 구조도 사용할 수 있습니다. 하나의 표면에 작은 기공 크기 (나노)에서 얻기 위해, 추가로 얇은 나노 다공성 필름 층의 형성도 가능합니다. 이 첫 번째 높은 휘발성 용매에 구조의 맨 위에 고분자의 희석 용액 (1 %)를 넣어 (예 : 클로로포름 등) 및 다음 즉시 AP에 담가 상분리를 유발하여 얻을 수 있습니다우레 에탄올 솔루션입니다. 이 방법은 하나의 자료를 기...

현재 금속 임플란트는 하중 어플리케이션에 적합하지만, 자신의 비 분해성 그들에게 1 주변 조직과 함께 강력한 인터페이스를 보장 설계를 필요로한다. 생체과 식민지 성장의 세포 촉진 구조를 제공함으로써, 금속 임플란트의 수명은 2 연장 할 수 있습니다. 공개적으로 다공성 금속 임플란트는 또한 임플란트의 좋은 식민지를 보장하기위한 조직 인터페이스 기술에 대한 자료를 약속합니다. 그들은 적극적으로 정형 외과 임플란트로 또한 기관 이식 3-5 사용되었습니다. 그러나, 기공 분야에서 세포의 움직임을 통해 정확한 컨트롤로 해결해야 할 문제가 여전히있다. 이 프로세스를 제어하지 않으면 한쪽 끝과 다른 쪽 재 협착의 불완전 식민지로 이어질 수 있습니다. 이러한 임플란트의 추가 작용과 같은 성장 인자의 전달과 같은 높은 기능을 달성하기 위해 필요한 것은,감독 혈관 및 다른 세포 유형 6-8의 동시 이동합니다. 혈관 조직에 의한 임플란트의 식민지가 바람직과 기관 이식의 경우, 이것은 매우 중요합니다. 그것은 임플란트 개통을 감소하기 때문에, 기관의 루멘을 성장의 통제 조직은 바람직하지 않다. 세포의 움직임을 제어 할 수있는 하나의 가능성은 크기 배제됩니다. 표적 세포 및 특정 합성 고분자와 상호 작용하는 능력의 크기를 알면 그것은 효과적으로 세포 운동의 깊이를 확인할 수 있습니다 기공 그라디언트를 개발할 수 있습니다. 결합 조직 extraluminally 등의 섬유 아세포와 같은 세포하지만, intraluminally 관 임플란트의 정착에 효과적인 통제를 자신의 움직임을 방지하기 위해 (이하 10 ㎛) 정도로 작은 항목에 대해 수행 할 수있는 충분한 크기의 기공 구조를 만들어 예를 들면 다음과 같습니다. 이러한 동결 dryi으로 사용할 기공 생성 방법에서NG, 입자 침출, 9,10 발포 가스, 필요한 장비의 최소 금액과 기공 그라디언트의 빠른 형성 방법을 적용하는 가장 쉬운 방법은 동결 추출 11이다. 이 방법에서는, 고분자 용액은 유기 용매와 물 바이너리 혼합물에 고정되어 있습니다. 그 후, 용매를 에탄올로 혼합이 미리 냉장 액체에 의해 추출을 통해 교환됩니다. 냉동 및 추출 조건은 모공의 모양과 크기를 확인하고 추출이 추출 용액의 움직임을 제어 할 수있는 방식으로 수행하는 경우, 기공 크기와 모양은 방향성을 변조 할 수 있습니다. 다세포 조직을위한 두 번째 단계는 상호 작용을 제어하는​​ 다른 세포 유형 간의 다공성 장벽의 형성이다. 또한이 요구 사항 12,13에 따라 서로 다른 세포 유형에 대해 서로 다른 미세 환경의 가용성 여부에 대해 필요합니다. 기관은 bronch와 후두를 연결하는 관 기관이다전. 그것은 점액을 생산 interdispersed 받침 달린 컵 셀 내부 pseudostratified 모양체 상피 안감이 있습니다. 기관의 3 차원 구조와 안정성은 C-링 모양의 연골에 의해 유지된다. 따라서, 인공 기관의 결합 조직과 섬모 상피 층 사이에 정의 된 접합이 있어야합니다. 3D 구조는 결합 조직 부분에 필요하지만, 상피 세포의 이동은 기저막을 같이 필요로 표면 상처의 방향 이동 및 마감을 달성 할 수 있습니다. 고분자 전해질 다층 필름 (PEM이) 기저막 모방을 얻을 수있는 하나의 가능한 옵션입니다. 레이어로 레이어 방식 (LBL)는 얇은 기능성 표면 코팅을 얻기 위해 다양한 과정입니다. 그것은 그 같은 속성 고분자 전해질 종, 산도 단순히 변경 변수에 의해 변화 될 수 나노 표면 코팅을 얻기 위해 순차적으로 두 개의 반대로 대전 된 고분자 전해질과 빌드 - 업의 정전기 상호 작용에 근거층 수, 상한 레이어의 추가, LBL 방법의 주요 장점 중 가교 등 하나는 기본 기판의 지형을 준수 할 수있는 기능입니다. 따라서, 통제 된 상황에서이 방법은 또한 다공성 구조의 표면 범위를 얻기 위해 사용할 수 있습니다. 콜라겐은 고분자 전해질의 하나로서 사용되는 경우는 기저막의 표면을 모방 할 수 나노 섬유 구조를 얻을 수있다. 티타늄의 소수성은 구조의 개발을 가능하게하고 fibrillarity 두꺼운 코팅 14에 보존 할 수 있습니다. 이 방법은 표면에 세포 부착 및 이동도 제어 할 수 있습니다. 순차적으로 동결 추출 및 LBL 필름 코팅을 사용하여, 세포의 움직임이 길이 방향과 원주 방향, 횡 방향 제어 할 수있는 구조가 15를 얻을 수 있습니다. 여기에 우리가 할 수있는 자신의 소수성 동작을 사용하여 티타늄 임플란트에 대한 두 개의 새로운 수정 방법을 설명합니다소수성 합성 고분자 II) 세포 성장과 고분자 전해질 다층으로 안감 형성을 지원하는 임플란트 표면에 두꺼운 고분자 필름 층의 형성 거대 티타늄 임플란트에서 미세 기공의 그라디언트 I) 생성 : 다양한 다공성 임플란트의 수정을 연장했다. 이 방법은 순차적으로 또는 개별적으로 사용할 수 있습니다. 그들은 통제 마이그레이션 및 다세포 조직 16,17에있는 다른 세포 유형의 공간적 조직을 위해 구조를 제공합니다. 기관의 특별한 경우를 위해, 임플란트에 대해 원하는 결과는 재 협착 및 고분자 전해질 다층의 섬모 상피 세포의 내부 안감의 형성없이 미세 그라데이션 내에서 섬유 혈관 조직에 의해 식민지화 될 것이다. 임플란트의 통합을 제어하는 방법 중 하나는 현장에서 호스트와의 통합 기간 동안 작은 수술 개입을 할 수 있습니다. 수 t를 위하여개입의 타이밍을 결정 O를, 그것은 임플란트의 전신 효과에 대한 정보를 가지고하는 것이 중요합니다. C-반응성 단백질 (CRP) 감염 감시 및 임상 설정에서 염증 반응에 사용되고 있습니다. Chromogranin은 (CGA)도 비슷한 방식으로 사용할 수 있으며, 염증 18의 수준을 관찰하는 더 정확한 결과를 제공 할 수 있습니다. 생체 내 금속 임플란트의 통합을 관찰 가능한 방법으로, 우리는 고압 액체 크로마토 그래피 (HPLC) 및 후속 단백질 시퀀싱 동물의 혈액 샘플의 특성에 의해 임플란트 전신 효과의 지속적인 모니터링 절차를 제시한다. 이 방법의 구체화는 정기적으로 엔드 포인트 학적 분석을 회피 할 수 있습니다. 금속 임플란트의 조직 학적 절단 길고 복잡하고 비싼 절차이며 특정 시점에 수행 할 수 있습니다. 이런 이유 때문에, 임플란트 건강에 대해 강력한 정보를 제공하는 혈액 검사를 할 잘 설계동물 실험에 관한 최근의 EU 규정에 의해 위임으로 동물 실험을 줄일 수 라우트합니다. 여기에 제시된 방법은 기능화를 통한 금속성 임플란트의 성능을 향상시키기 위해 또는 기존의 임플란트를 모니터링하는 다른 방법을 사용할 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td colspan = "4 ">< 강> 시약 < / 강></td></tr> <tr><td>다이옥산</td><td>시그마 알드리360481</td><td></td><td>독성 물질, 엄격하게 화학 후드</td></tr><tr><td>PLLA i. 폴리 (L- 락타이드) 고유 점도 ~ 0.5 dl / g < > ii. 폴리(L-락타이드) 고유 점도 ~2.0 dl/g </td><td>Sigma-Aldrich</td><td>94829, 81273</td><td>분자량과 고유 점도의 선택은 응용 분야에 따라 다릅니다.</td></tr><tr><td>PRONOVA UP LVG (알긴산 나트륨)</td> <td>Novamatrix</td><td>4200006</td><td>저점도 (20-200 mPa.s)</td></tr> <tr><td>콜라겐 유형 I (소)</td><td>Symatese</td><td>CBPE2US100</td><td></td></tr><tr><td>펜 / 연쇄상 구균, Fungizone </td><td>Promocell</td><td>C42020</td><td></td></tr><tr><td>Genipin</td><td>Wako</td><td>0703021</td><td></td></tr><tr><td>스프링 상수가 0.03 N.m인 질화 규소 프로브-1. </td><td>Bruker</td><td>MSCT</td><td></td></tr><tr><td>HPLC용 Trifluoroacetic acid ,&ge; 99.0% </td><td>시그마-알드리치</td><td>302031</td><td>위험 물질, MSDS를 주의 깊게 따르십시오.</td></tr><tr><td>아세토니트릴, HPLC용, &ge; 99.9% </td><td>Sigma-Aldrich</td><td>34998</td><td></td></tr><tr><td>Calcein-AM</td><td>Invitrogen</td><td>C3100MP</td><td></td></tr><tr><td>PKH26 Red Fluorescent Cell Linker Kit for General Cell Membrane Labeling </td><td>Sigma-Aldrich</td><td>PKH26GL</td><td></td></tr><tr><td>Rabbit C-Reactive Protein (CRP) ELISA kit</td><td>Genway Bio</td><td>GWB-9BF960</td><td></td></tr><tr><td>DMSO, Bioreagent, &ge; 99.7% </td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D2650</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">Equipment</td></tr><tr><td>Multimode Nanoscope IV Atomic Force microscope</td><td>Bruker</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Procise microsequencer </td><td>Applied Biosystems</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ultima 3000 HPLC system </td><td>Dionex</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Scanning Electron Microscope Hitachi TM 100</td><td>Hitachi</td><td></td><td></td></tr><tr><td>컨포칼 스캐닝 레이저 현미경 Zeiss LSM 510 </td><td>Zeiss</td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="4">Table 1. 재료 및 시약 목록.</td></tr></tbody></table>

모공 그라디언트, 고분자 전해질 및 그들의 간접적 인 모니터링과 금속 임플란트의 멀티 스케일 변경<em&gt; 생체 내</em

Multi-Scale Modification of Metallic Implants With Pore Gradients, Polyelectrolytes and Their Indirect Monitoring In vivo

특히 금속 임플란트 티타늄 임플란트가 널리 임상 응용에 사용됩니다. 조직에서 이러한 임플란트 및 통합 성장의 조직이 성공적으로 임상 결과에 중요한 매개 변수입니다. 조직 통합을 개선하기 위해, 다공성 금속 임플란트가 개발되고있다. 기공 영역이 전체 구조의 기계적 특성을 손상시키지 않고 기능화 할 수 있기 때문에 금속 폼의 오픈 기공은 매우 유익합니다. 여기에서 우리는 티타늄 마이크로 비드에 따라 다공성 티타늄 임플란트를 사용하여 이러한 수정 사항을 설명합니다. 티타늄의 소수성과 같은 고유의 물리적 속성을 사용하여, 그것은 지하실 멤브레인은 친수성, 천연 고분자를 기반으로 모방하도록 마이크로 비드 기반의 금속 임플란트에서 동시에 소수성 기공 그라디언트를 얻을 수있다. 3D 기공 그라디언트 등의 동결 추출 방법으로 폴리-L-락트산 (PLLA)와 같은 합성 고분자에 의해 형성된다. 2D 나노 섬유 쉬르얼굴은 천연 가교제 (genipin)와 가교 단계에서 다음에 콜라겐 / 알지네이트를 사용하여 형성된다. 이 나노 섬유 필름 층 (LBL) 두 개의 반대로 대전 된 분자 콜라겐과 알긴산의 증착 방법에 의해 계층에 의해 지어졌다. 마지막으로,이 많은 다세포 조직에 필요한대로 다른 지역, 다른 세포 유형을 수용 할 수있는 임플란트를 얻을 수있다. 에 의해 다른 세포 유형에 의해 다른 방향에서이 방법은 세포의 움직임을 제어 할 수 있습니다. 이러한 시스템은 기관 재생의 특정 경우에 대한 설명하지만, 다른 대상 기관에 대해 수정할 수 있습니다. 세포 이동 및 다른 기공 그라디언트를 만들기위한 가능한 방법의 분석은 정교합니다. 이러한 임플란트의 분석의 다음 단계는 이식 후 자신의 특성이다. 그러나 금속 임플란트의 조직 학적 분석은 생체 내에서 금속 임플란트 모니터링 호스트 반응에 따라서 길고 번거로운 과정CGA 및 다른 혈액 단백질을 모니터에 따라 lternative 방법도 설명합니다. 이 방법은 체외 주문품 마이그레이션 및 식민지 테스트에서 개발에 사용될 수 있으며, 조직학없이 생체 기능화 된 금속 임플란트의 분석에 이용된다.

기공 그라디언트의 형성 PLLA 용액의 농도를 변경함으로써, 임플란트의 extraluminal 측면에 구멍의 크기를 제어 할 수 있습니다. 기공 크기와 모양이 크게 티타늄 임플란트 (그림의 1A와 1B)의 존재에 의해 영향을 받았다. 40-100 μm의 낮은 농도의 사용률이 작은 모공의 결과에서 기공 크기였다. 강내 측면 기공 크기에 제한 추출에 의해 규율되고 섬유 아세포의 평균 크기보다 약 9 ㎛ 인 23 일이었다 반면. 더 큰 기공의 기공 벽이 자신의 기공을 얻을 수있다 실온에서 배양 단계 이중 다공성 구조를 추가하여. 그것은 가스와 영양 운동 (그림 1C) 촉진하는 것처럼이 기능은 두꺼운 임플란트 중요합니다. 나노 섬유 기저막 - 모방 형성 <p class기공 그라데이션이 형성 = &quot;jove_content&quot;&gt; 후, 구조 ...

이 비디오에서는, 우리는 그들의 기능을 개선하고 세포의 이동을 제어하는​​ 다공성 금속 임플란트에 대한 수정 방법을 보여줍니다. 기술은 3D 및 기저막의 생산은 2-D에서 세포의 움직임을 제어하는​​ 모방에서 세포의 움직임을 제어하는​​ 기공 그라디언트의 개발을 포함한다. 또한, 혈액 단백질의 분석을 통해 생체의 모니터링 임플란트 통합을위한 HPLC 기반 방법이 설명되어 있습니다.

Metallic implants, especially titanium implants, are widely used in  clinical applications. Tissue in-growth and integration to these implants in  the ...

이 절차의 전반적인 목표는 여러 길이 스케일에서 금속 임플란트를 수정하여 in vitro 및 in vivo에서 세포 거동을 제어하는 것입니다. 이는 먼저 3차원 관형 임플란트 내에서 기공 크기 구배를 생성함으로써 달성되며, 이는 Biofreeze 추출 방법입니다. 두 번째 단계는 콜라겐과 알긴산을 기반으로 한 나노 섬유소 기저막 모방을 층별로 방법론적으로 개발하는 것입니다.다음으로, 혈장 분석을 사용하여 이식 후 이러한 이식을 모니터링하는 간접적인 방법입니다. HPLC 및 후속 펩타이드 염기서열분석은 궁극적으로 서로 다른 영역이 필요에 따라 다른 세포 유형을 수용할 수 있는 임플란트입니다. 일부 다세포 조직의 경우 얻을 수 있지만 이 시스템은 금속 임플란트를 수정하는 방법을 제공할 수 있습니다.또한 인공 조직 또는 질병 모델과 같은 3D 세포 배양 모델 시스템에도 적용할 수 있습니다. 이 방법에 대한 아이디어는 생체 내에서 다공성 티타늄 보형물 주변의 세포 이동을 제어하는 기술을 찾으려고 할 때 처음 떠올랐습니다. 이 절차를 시작하려면 임플란트를 세척하고 냉동 및 추출을 위해 작성된 텍스트에 설명된 대로 테프론 주형을 설계 및 제조합니다.고분자 분말을 유기 용매에 도입하여 다이옥신과 물의 이원 혼합물로 합성 고분자 PLLA 용액을 준비합니다. 자기에서 Starr는 균질한 용액을 얻기 위해 혼합물을 섭씨 60도까지 가열합니다. 이 온도는 임플란트에 용액을 도입하는 데 사용되는 정밀 유리 주사기에 대한 온도 저항의 더 높은 한계이기 때문에 선택됩니다.한편, 동결 용액의 부피 변화를 고려하여 임플란트의 다공성에 대해 필요한 고분자 용액의 부피를 계산합니다. 다음으로, 0.1마이크로리터 정확도의 정밀 유리 주사기를 사용하여 용액을 임플란트에 주입합니다. 폴리머 농도의 하한은 재현 가능한 PO 구배 형성을 위해 3%이며, 6% 이상의 두꺼운 샘플에서 균일한 분포를 얻기 어려워지면 섭씨 영하 80도에서 샘플을 직접 동결하거나 실온에서 30분의 사전 배양 기간으로 샘플을 동결합니다.동결 조건은 부분적으로 공극 형성을 결정합니다. 따라서 동결 조건은 목표로 하는 다공성에 따라 조정될 수 있습니다. 샘플을 섭씨 영하 80도에서 밤새 보관하십시오.얼어붙은 상태에서 곰팡이를 분리하는 것은 매우 어려운 단계입니다. 얼어붙은 바텀러 용액과 곰팡이의 접촉을 줄이기 위해 두피를 사용하여 임플란트를 80% 사전 냉각 에탄올에 담그어 다공성

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Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

이 문서에서는 세부 멀티 플렉스 microneedle 기반 센서의 건설. 장치는 신속하고 선택적으로 여러 analytes의 현장 샘플링과 전기 화학 분석을 위해 개발되고있다. 우리는 임상 의학을 구상하고 생명 의학 연구는 이러한 microneedle 기반의 센서를 위해 사용합니다.

다중 Transdermal 전기 감지를위한 빈 Microneedle 기반 센서

에 대한 기계적 적응 고분자 나노 복합 재료의 환경 제어 Microtensile 테스트<em&gt; 생체</em&gt; 특성

생체의 pH 응답 졸 - 겔 나노 센서는 폴리 (락트산 - 코 - 글리콜 산) (PLGA) 전기 방사 지지체에 혼입 될 수있다. 생성 된 자기보고 지지체는 지지체에 세포를 배양하는 동안 미세 환경 조건 인 시츄 모니터링에 사용될 수있다. 3D 셀룰러 구조는 실험을 방해하지 않고 실시간으로 모니터링 할 수있는 이는 유익하다.

3 차원 세포 배양을위한 자기보고 발판

후보 임플란트 표면에 테스트 뼈 고정 장치를 기계적으로하는 개선 된 방법이 제공됩니다. 이 방법은 정확하게 수직 또는 병렬, 임플란트 표면의 평면에 중단 힘의 정렬이 가능하고, 정확한 임플란트 지역으로 중단 힘을 지시하는 정확한 방법을 제공합니다.

뼈 이식 앵커리지 평가하는 향상된 기계적 시험 방법

생체 활성 및 기계적으로 신뢰할 수 있는 금속 골격은 다공성 Ti 제조를 위한 동적 동결 주조와 Ti 골격의 코팅 및 치밀화의 두 가지 공정으로 구성된 방법을 통해 제작되었습니다. 밀집화 공정은 간단하고 효과적이며 기능적으로 등급이 매겨진 골격 제작에 적용할 수 있습니다.

바이오 메디컬 응용 프로그램을위한 기계적 조정 및 생리 활성 금속 비계의 제조

이 작업에서는 용융 혼합과 선택적 침출의 조합을 사용하여 폴리(젖산)/폴리에틸렌 글리콜(PLA/PEG) 스캐폴드를 준비했습니다. 본 명세서에서 논의된 방법은 다공성과 공극 크기를 모두 높게 제어함으로써 3층 스캐폴드를 개발할 수 있도록 허용했다. 기계적 특성은 또한 생리학적 환경에서 평가되었습니다.

손쉬운 및 환경 친화적 인 경로는 그레이드 기공 크기와 폴리 (젖산) 공사장 공중 발판을 제조

이 프로토콜은 완벽하게 내장 된 두꺼운 금속 메쉬를 사용하여 고성능의 유연한 투명 전극을위한 솔루션 기반 제조 전략을 설명합니다. 이 공정으로 제조 된 유연한 투명 전극은 초저 시트 저항, 높은 광 투과율, 굴곡시의 기계적 안정성, 강한 기판 접착력, 표면 평활성 및 환경 안정성을 포함하여보고 된 최고 성능을 입증합니다.

임베디드 메탈 망을 이용한 고성능의 유연하고 투명한 전극을위한 확장 가능한 솔루션 공정 제조 전략

절개된 임플란트에서 세포를 분리하고 유세포 분석을 통한 세포 특성 분석은 임플란트에 대한 면역 반응 패턴을 이해하는 데 크게 기여할 수 있습니다. 이 논문은 절개된 임플란트에서 세포를 분리하고 유세포 분석을 위한 염색을 위한 정확한 방법을 설명합니다.

절개된 임플란트 조직의 면역 기능 분석을 위한 고차원 유세포 분석

우리는 생분해성 임플란트 재료의 시험관내 세포 적합성을 평가하기 위해 직접 배양, 직접 노출 배양 및 노출 배양의 세 가지 방법을 소개합니다. 이러한 시험관 내 방법은 상이한 생체내 세포-임플란트 상호작용을 모방하고 다양한 생분해성 물질을 연구하는데 적용될 수 있다.

체외에서 생분해성 임플란트 재료를 연구하기 위한 직접 및 간접 배양 방법

본 프로토콜은 가스 증착 및 수용액 반응을 통한 표면 개질을 위한 처리 동안 실리콘 평면 피질 내 미세전극을 취급하기 위한 도구를 기술한다. 절차 전반에 걸쳐 장치를 처리하는 데 사용되는 구성 요소의 어셈블리가 자세히 설명되어 있습니다.

실리콘 평면 피질 내 미세 전극의 표면 처리를위한 도구

우리는 다양한 계층적 수준에서 뼈 재생을 평가하는 프로토콜을 제안합니다. 이 다중 모달 접근법은 다양한 길이 척도에서 구조 분석을 가능하게 하여 시료 준비의 문제를 효과적으로 해결합니다. 또한 생체 재료가 뼈 재생을 촉진하는 효과를 평가하는 신뢰할 수 있는 워크플로우를 제공합니다.

골 재생 및 스캐폴드 성능 평가를 위한 다중 모드 접근법

배우세요 금속 임플란트의 다중 스케일 수정 기법으로 세포 이동을 제어하는 방법을 알아보세요. Biofreeze 추출법과 층별 적층 기술을 활용하여 기능성을 향상시키는 생체공학적 접근법을 탐구합니다.

모공 그라디언트, 고분자 전해질 및 그들의 간접적 인 모니터링과 금속 임플란트의 멀티 스케일 변경

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