2014년 8월 28일
혈관은 성공적인 조직 공학의 접근 방법의 핵심입니다. 따라서, 신뢰성있는 기술은 조직 구조에서의 혈관 망의 발달을 평가하기 위해 필요하다. 여기서 우리는 시각화 및 생체 내에서 혈관 생성을 정량화하기 위해 간단하고 비용 효율적인 방법을 제시한다.
이 절차의 전반적인 목표는 조직 공학 구조물에서 혈관을 시각화하는 것입니다. 이것은 생쥐의 등에 표준화된 전체 피부 결함을 생성함으로써 달성됩니다. 다음으로, 조직 공학 물질의 샘플을 피부 결함에 이식합니다.
그런 다음 관찰 시간이 끝나면 재료를 이식하여 트랜스 조명 장치에 넣습니다. 마지막으로, 혈관 네트워크의 고해상도 사진은 표준 디지털 카메라로 획득합니다. 궁극적으로 선박 네트워크는 Vest egg 도구 소프트웨어를 사용하여 디지털 세분화 및 정량화로 분석됩니다.
현미경 검사, 컴퓨터 단층 촬영 또는 자기 공명 영상과 같은 기존 방법에 비해 이 기술의 주요 장점은 모든 새로운 기능 혈관에 초점을 맞춘 생체 재료 내 혈관 과정의 효과적인 시각화 및 정량화를 시간과 시간으로 확보할 수 있다는 것입니다. 이 방법은 피부 대체 재료의 혈관화에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 또한 다른 모델 유기체에 적용하거나 다른 기관의 혈관화를 연구할 수 있습니다.
시작하려면 12mm 생검 펀치를 사용하여 소, 콜라겐 기반 피부 대체 재료와 같은 골격 샘플을 생성하고 각 골격 아래에 배치하기 위해 14mm 직경의 둥근 테틴 메쉬 조각을 자릅니다. 마우스 마취 후 발가락 꼬집기로 마취 깊이를 확인하고 텍스트 프로토콜에 따라 뒤쪽 털을 제거합니다. 동물을 엎드린 자세로 놓고 가는 끝 영구 펜을 사용하여 쥐 등의 정중선을 표시합니다.
동물이 골격을 제거하는 것을 방지하기 위해 너무 멀지 않은 절제 영역을 정의합니다. 10mm 생검 펀치를 사용하여 펀치를 피부에 조심스럽게 밀어 둥근 양측 결함을 만듭니다. 집게로 절제 부위를 묘사하려면 표시된 피부를 부드럽게 들어 올리고 수술 용 가위를 사용하여 표시된 원을 따라 절개합니다.
출혈이 발생하면 멸균 거즈를 사용하여 해당 부위를 조심스럽게 압축하여 타이타닉 메쉬를 위한 공간을 확보합니다. 상처 경계에서 피부와 기저 조직의 분리를 늘리고 추가로 2-4mm를 연장합니다. 상처 부위와 상처 가장자리 아래에 직접 메쉬를 결함에 놓습니다.
그런 다음 메쉬 바로 위에 스캐폴드를 배치합니다. 4-6개의 단일 매듭을 사용하여 골격을 봉합하여 인접한 상처 가장자리가 가장자리를 골격보다 약간 남도록 합니다. 그런 다음 결점 위에 투명한 상처 드레싱을 봉합하여 골격을 보호하면서 상처 부위를 모니터링할 수 있습니다.
평가, 운동 활동, 체중, 통증 징후, 드레싱에 대한 내성 및 자동차 절단을 모니터링하여 매일 동물의 일반적인 상태를 평가합니다. 또한 상처 부위에 출혈이 있는지, 국소 및 전신 감염 징후와 드레싱의 위치를 모니터링하십시오. 원하는 시점에 동물을 안락사시킨 후.
텍스트 프로토콜에 따라 영구 마커를 사용하여 골격이 포함된 절제 부위를 표시합니다. 가위나 메스를 사용하여 뭉툭한 절개를 통해 표시된 선을 따라 피부를 절개하고, 골격과 그물망을 포함한 피부 전체를 아래 조직에서 분리한 다음 거꾸로 뻗은 조직을 페트리 접시에 넣습니다. 샘플을 시각화하려면 트랜스 조명 장치 위에 놓습니다.
매크로 모드에서는 전체 골격과 동일한 크기의 정상 피부 영역을 사진으로 촬영하고 추가 디지털 분석을 위해 이미지를 TIFF 형식으로 저장합니다. ves EQ 도구 소프트웨어를 다운로드한 후 이미지를 열고 백스페이스 키를 눌러 분석할 관심 영역을 선택합니다. 그런 다음 반전을 누릅니다.
혈관 네트워크를 흰색으로 시각화하려면 image vessel enhancement filter hysteresis thresholding top hat transformation을 선택하고 이전의 모든 단계에서 vessel enhancement를 계산합니다. 스크롤하여 사진을 확대 및 축소합니다. 첫 번째 임계값 또는 선박 커버리지를 선택하여 선박 맵을 분할하여 원격으로 vessel과 같은 모든 픽셀이 vessel로 레이블이 지정되도록 합니다.
계산을 누릅니다. 선택 항목을 미리 보려면 두 번째 임계값 또는 배경 적용 범위를 선택하여 특히 vessel과 같은 픽셀만 vessels로 레이블이 지정되도록 합니다. 선박의 길이와 선박이 덮는 전체 면적을 계산하려면 이미지, 이미지 통계 및 이진 이미지 통계를 클릭하십시오.
혈관 길이는 혈관 네트워크를 1픽셀 너비로 미리 얇게 하여 가장 잘 추정할 수 있습니다. 이를 위해 계산하기 전에 image morphological filters and skeletonizing 로 이동합니다. 선박 면적 대 선박 길이의 비율은 관심 지역의 선박 크기에 대한 값을 제공합니다.
필요한 경우 관심 있는 선박만 선택하여 아티팩트를 제거합니다. 선택 모드 아래를 클릭하여 백스페이스 키를 눌러 선택한 vessels를 새 이미지로 복사합니다. 마지막으로, 골격과 동일한 매개 변수에서 기본 피부 영역을 분석하여 기본 조직에 100% 값을 할당하고 골격을 해당 값과 관련시킵니다.
예를 들어, 흰색 픽셀의 비율이 정상 조직에서 30%이고 골격에서 15%인 경우 이는 골격 전체 면적의 50% 혈관화를 나타냅니다. 값은 전체 그림 영역에 해당합니다. 따라서 여기에 표시된 대로 선택한 영역의 영역에 맞게 수정해야 합니다.
조직 이식 2주 후, 트랜스 조명은 네이티브 조직과 이식된 골격을 모두 포함하는 전체 조직 샘플에서 최대 30마이크로미터 너비의 혈관 구조를 명확하게 시각화할 수 있었습니다. 디지털 세분화를 사용하여 분석한 결과, 이식된 조직 혈관화 수치가 기본 피부와 비교하여 골격에서 62.28% 이상 또는 마이너스 8.6%로 관찰되었습니다. 이 절차를 시도하는 동안 재현 가능한 전체 피부 결점을 만들고 생체 재료를 상처에 안정적으로 고정하는 것을 기억하는 것이 중요합니다.
이 절차에 따라 확장 된 조직은 조직학 또는 RNA 및 단백질 발현과 같은 추가 분석에 사용할 수 있습니다.
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본 연구는 조직 공학 구조물 내의 혈관 형성을 시각화하고 정량화하는 방법을 제시합니다. 마우스의 표준화된 피부 결손 모델을 활용하여 혈관 네트워크를 효과적으로 분석할 수 있습니다.
생체 재료의 혈관 형성 정도를 신뢰성 있게 정량화하는 것은 조직 공학적 구조물을 중개 연구 및 전임상 검증 단계로 발전시키기 위한 중요한 전환점입니다. 이 전층 피부 결손 모델은 신생 혈관 형성을 고해상도로 직접 시각화하고 디지털로 정량화할 수 있게 하여, 스캐폴드 성능에 대한 예측 신뢰도를 높여줍니다. 이러한 접근 방식은 재생 의학 응용 분야를 대상으로 하는 생체 재료 후보군의 초기 단계 위험 감소 및 포트폴리오 선별 과정을 효율화합니다.
이 모델은 생체 재료의 인 비보(in vivo) 혈관 형성 평가를 위한 표준화된 워크플로우를 제공함으로써 초기 발견과 전임상 평가 사이의 가교 역할을 합니다.