Name: 큰 힘줄 결함을 복구하는 조직 엔지니어링 콜라겐 이식과 새로운 테노르래피 봉합사 기술 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-12-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 36 s
Description: 학습하세요 조직 엔지니어링 콜라겐 이식과 새로운 테노르래피 봉합사 기술을 이용한 큰 힘줄 결함 복구 방법. 이 기술은 자가이식에 대한 대안으로 임상 적용 가능성을 보여줍니다.

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저자는이 프로젝트에 자금을 UCL을 인정하고 싶습니다.

참고: UCL 기관 검토 위원회(IRB)에서 실험 설계 및 윤리적 승인을 받았습니다. 모든 실험은 홈 오피스의 규정및 동물의 지침에 따라 수행되었다 (과학 절차) 유럽 지침의 개정 법안1986 2010/63/ EU (2013). 토끼는 명명 된 수의외과 의사 (NVS)에 의해 정기적으로 그리고 하루에 두 번 명명 된 동물 관리 및 복지 책임자 (NACWO)에 의해 검사되었습니다 (홈 오피스의 지침 및 규정에 따라). 그들은 안락사될 때까지 고통의 흔적을 보이지 않았습니다.
1. 조직 설계 힘줄 (ET) 이식의 준비
<ol><li>콜라겐 하이드로겔을 제조하려면 쥐 꼬리 콜라겐 1형 1단모름 콜라겐 용액(총 단백질의 0.2%w/v/v)과 10x 최소 필수 배지의 500 μL을 추가합니다. 5M 및 1M 수산화 나트륨에 대해 적발하여 이를 중화하고 덜벡코의 수정된 이글 매체(DMEM)의 500 μL을 추가합니다.</li>
	<li>이 용액의 5mL를 사용자 정의 내장 직사각형 금속 금형 (33mm × 22mm × 10mm, 120g 중량)에 붓습니다(그림 1). 금형을 CO2 인큐베이터에 37°C, 5%CO2를 15분간 유지하여 매트릭스조립(19)을허용한다.</li>
</ol>2. 접목 의 제조
<ol><li>중합 후, 금형에서 콜라겐 하이드로겔을 제거하고 표준 플라스틱 압축 어셈블리에 배치(도 2A)19.</li>
	<li>콜라겐 하이드로겔을 50μm 나일론 메쉬 시트 2개 에 놓고 120g(총 표면적 7.4cm2,1.6kPa에 해당하는 압력)을 5분간 적용하여 하이드로겔(그림2A)에서간질 유체를 제거한다. 4층의 필터 용지를 사용하여 하이드로겔에서 배출된 유체를 흡수합니다.</li>
	<li>서로 위에 압연 된 압축 젤 4 층(그림 2B)을사용하고 ET를 제조하기 위해 15mm 세그먼트(그림2C)로절단합니다. 참고 : 16 - 25 주의 새로운 젤랜드 백인 남성 토끼가 실험에 사용되었습니다.</li>
	<li>자궁 내 (i.m.) 최면 (0.3 mg/mL)의 복용량으로 동물을 진정시키고 펜토바르비톤의 과다 복용을 투여하여 안락사하십시오.</li>
	<li>안락사 직후, 양쪽 뒷다리에 머리카락을 다듬습니다. 그런 다음 크기 20 수술 블레이드로, 티비알리스 후방 (TP) 힘줄을 노출하기 위해 열등한 경골 부위 주위에 9cm 절개를합니다.</li>
	<li>동일한 크기의 수술 블레이드로 평균 길이가 70mm인 라핀 TP 힘줄을 소비하고 건조를 피하기 위해 실험 과정에서 PBS에서 촉촉한 상태를 유지합니다.</li>
</ol>3. 소설 테노르래피 기술 개발
참고: 봉합사(재료표참조)는 흡수가 불가능한 것으로 합성 선형 폴리올레핀인 폴리프로필렌의 이소성 결정 스테레오이소머로 만들어집니다. 핵심 연동 봉합사는 주로 3-0으로 구성되었고 주변 봉합사는 6-0이었다. 이들은 모든 실험에 사용된 2개의 주요 봉합사이었습니다.
<ol><li>수술용 블레이드를 사용하면 중간점에서 TP 힘줄을 잘라냅니다. 힘줄의 중간에서 힘줄의 15mm 세그먼트를 소비하고 ET 콜라겐 이식편(도 2D)로대체한다. 네이티브 힘줄 끝에서 멀리 3-0 봉합사를 인터록(그림 3A).</li>
	<li>접목의 전체 길이 위에 3-0 코어 봉합사를 전달하고 절단 끝에서 분리됩니다.</li>
	<li>ET의 양끝을 6-0으로 원어민 힘줄에 고정하고 두 개의 힘줄 끝(그림 3B)을결합하여 주변을 중심으로 연속 실행 봉합사를 연결합니다. 이것은 접목이 원어민힘줄(20)에장력을 배치하여 봉합사에 쉽게 이동할 수 있도록 수행된다.</li>
	<li>위에서 설명한 바와 같이 봉합사를 확보한 후 봉합사의 장력이 적절하고 봉합사 전체에 노만함이 없음을 수동으로 확인합니다.</li>
</ol>

저자는 이해 상충이 없다고 선언합니다.

본 연구에서는, 조직 설계형 I 콜라겐 이식편은 콜라겐이 천연 중합체이기 때문에 힘줄 이식편으로 선택되었으며, 다양한 조직 공학 응용분야(27,28)를위한 생체재료로사용되었다. 또한, 콜라겐은 힘줄의 건조 질량의 60%를 구성하며, 그 중 95%는 1형 콜라겐 21,29,30,31,32이다. 성공적인 이식이 발생하기 위해 이식편의 기계적 특성은 이상적으로 네이티브힘줄(33)과일치해야 한다. 그러나, 현재 엔지니어링 기술로 ET(4.41 N)의 기계적 특성은 네이티브 힘줄(NT...

힘줄 파열은 외상성 열상 이나 힘줄의 과도한 하중과 같은 외장 요인으로 인해 발생할 수 있습니다. 힘줄 수리에 배치 외부 인장 력으로 인해, 간격은 필연적으로 대부분의 힘줄 수리 기술과 형성. 현재 힘줄 결함 /간격은 자동, 알로, 제노 또는 인공 접목으로 채워지지만 가용성은 유한하며 기증자 사이트는 이환율의 원천입니다.
콜라겐과 같은 천연 폴리머로부터 힘줄 이식편을 제조하는 조직 설계 접근법은 생체 적합성이라는 독특한 장점을 가지며 세포 통합을 용이하게 하는 중요한 세포외 매트릭스(ECM) 성분을 제공할 수 있다. 그러나, 세브릴라 정렬의 부족으로 인해, 엔지니어링 힘줄 (ET)의 기계적 특성은 기본 힘줄보다 열등하다. 약한 콜라겐의 기계적 특성을 높이기 위해 진공, UV 방사선 및 탈수열 처리1하에서물리적 교차 연결과 같은 많은 방법이 사용되었습니다. 또한, 리보플라빈과의 화학적 교차 연결을 통해, 효소 및 비효소 적 방법을 통해 콜라겐 밀도를 증가시키고 체외2,3에서콜라겐의 영의 계수를 증가시다. 그러나, 교차 연결 제체를 첨가함으로써, 콜라겐의 생체 적합성은 손상되고, 연구 결과에 따르면 기계적 특성의 33% 변경 및 세포 생존가능성3,4,5의40% 손실을 나타냈다. 정렬 및 기계적 강도의 점진적 발생은 순환 적재6을통해 얻을 수 있다; 그러나, 이것은 효율적으로 in vivo 7을획득할 수 있다.
ET가 생체 내에서 통합하고 화학적 변화 없이 강도를 획득하기 위해, 한 가지 방법은 안정화 봉합사 기술을 사용하여 약한 구조를 제자리에 유지하는 것입니다. 대부분의 힘줄 수리는 힘줄을 함께 유지하기 위해 봉합사 설계에 의존합니다. 따라서 이러한 기존 기술을 수정하면 논리적 해결 솔루션8,9를제공할 수 있습니다.
1980 년대까지, 2 가닥 수리가 널리 사용되었지만, 최근 수술 문헌은 4 가닥, 6 가닥 또는 수리10,11에8 가닥의 사용을 설명합니다. 1985년, 야만인은 6개의 앵커 포인트로 6가닥 봉합사 기술을 설명했으며, 4가닥 12를사용하는 Bunnell 봉합사 기술보다 훨씬 강했습니다. 또한, 8가닥 수리는 시체 및 현장 모델에서 다른 가닥보다 43% 강하지만, 이러한 수리는 기술적으로13,14,15,16을정확하게 재현하기 어려워짐에 따라 널리 실행되지 않는다. 따라서, 더 많은 수의 코어 봉합사 가닥은 수리된 힘줄의 생체 역학적 특성의 비례증가에 관한 것이다. 그러나, 봉합점 주위의 세포 생존가능성이 상실되고, 과도한 봉합으로 인한 외상은힘줄치유(17)를손상시킬 수 있는 힘줄의 손해에 가해질 수 있다. 봉합사 기술은 수리 후 힘줄 간격을 최소화하기 위해 균형과 상대적으로 탄력성이 강한 기하학적 수리를 제공해야 합니다. 또한, 합사 및 매듭의 위치는 적절한 강도의 발생이10,18까지글라이딩, 혈액 공급 및 치유를 방해하지 않도록 전략적으로 배치되어야 한다.
파열된 힘줄 사이에 약한 ET 이식편 또는 기타 이식 물질을 확보할 수 있는 타당성을 확립하기 위해 이식편을 오프로드하여 성숙하고 서서히 숙주 조직에 생체 내에서 통합할 수 있는 새로운 봉합기술을 개발했습니다.

<table><tbody><tr><td>쥐 꼬리 유형 1 콜라겐&nbsp;</td><td>First Link, 영국 버밍엄</td><td>60-30-810</td><td></td></tr><tr><td>프롤렌 봉합사 6-0</td><td>Ethicon Ltd, 영국 에든버러</td><td></td><td></td>EP8726H</tr><tr><td>프롤렌 봉합사 3-0</td><td>Ethicon Ltd, Edinburgh, U.K.</td><td>D8911</td><td></td></tr><tr><td>Whatman 여과지</td><td>SIGMA-ALDRICH&nbsp;</td><td></td><td></td>WHA10010155</tr><tr><td>Gibco&nbsp; DMEM, 고혈당</td><td>Thermo Fisher Scientific&nbsp;</td><td></td><td></td>11574486</tr><tr><td>나일론 메쉬&nbsp;</td><td>Plastok (메쉬 및 여과) 주식 회사</td><td></td><td>해당 없음</td></tr></tbody></table>

큰 힘줄 결함을 복구하는 조직 엔지니어링 콜라겐 이식과 새로운 테노르래피 봉합사 기술

A Novel Tenorrhaphy Suture Technique with Tissue Engineered Collagen Graft to Repair Large Tendon Defects

힘줄 이식편을 가진 큰 힘줄 결함의 외과 관리는 기증자가 쉽게 확인하고 사용될 수 있는 사이트의 유한한 수가 있기 때문에, 도전적입니다. 현재, 이러한 간격은 힘줄 자동, 알로, 제노 또는 인공 이식으로 채워지지만, 이를 보호하는 임상 적 방법은 스케일 때문에 반드시 동물에게 번역할 수 있는 것은 아니다. 새로운 생체 물질을 평가하거나 콜라겐 유형 1로 구성된 힘줄 이식편을 연구하기 위해, 우리는 힘줄 끝에 맞춰 설계된 힘줄을 유지하는 데 도움이 변형 된 봉합사 기술을 개발했습니다. 이러한 이식편의 기계적 특성은 기본 힘줄보다 열등합니다. 엔지니어링 된 힘줄을 임상적으로 관련된 수리 모델에 통합하기 위해 조직 엔지니어링 힘줄 이식편을 오프로드하고 기계적으로 건전한 신힘줄이 형성될 때까지 생체 내에서 엔지니어링 된 힘줄의 성숙과 통합을 허용하는 전략이 채택되었습니다. 우리는 콜라겐 타입 1 조직 설계 힘줄 구조의 통합을 사용하여이 기술을 설명합니다.

우리는 I 형 콜라겐에서 제조 된 콜라겐 이식을 사용 했습니다., 이것은 힘줄에서 발견 하는 주요 단백질으로. 그것은 거의 구성 95 힘줄에 총 콜라겐의%; 따라서, 콜라겐은 생체 내 힘줄을 모방하기위한 모든 이상적인 특성을전시하고있다21,22.
이 연구에서는, 사용된 타입 I 콜라겐은 쥐 꼬리 힘줄에서 추출되어 아세트산(2.15 mg/mL)에 용해되었다. 이 콜라겐을 중합하기 위해, 그것은 비 교차 연결 이소성 콜라겐 피브릴을 형성 시험관 내에서 수산화 나트륨으로 중화되었다. 이 하이드로겔은 98% 액체를 함유하고 있으며 제조23동안 20 분 이내에 생체 내에서 살아있...

이 논문에서는 엔지니어링 콜라겐 이식으로 작성하여 최대 1.5cm의 힘줄 간격을 복구하기 위해 시험관 내 및 현장 프로토콜을 제시합니다. 이것은 접목이 숙주 조직으로 성숙할 때까지 기계적 부하를 취하는 변형된 봉합사 기술을 개발함으로써 수행되었다.

Surgical management of large tendon defects with tendon grafts is challenging, as there are a finite number of sites where donors can be readily ...

따라서 이 외과 기술인 콜라겐(collagen)은 현재 힘줄 재건에 사용되는 힘줄 사인을 대체하기 위해 조직 엔지니어링 그래프를 사용하는 방식에 혁명을 일으킬 것입니다. 이 기술의 주요 장점은 생체 내에서 조직 신경 힘줄을 수용하기 위해 외과적으로 최적화 된 봉합사 기술을 사용한다는 것입니다. 이 방법은 힘줄 재건을 위한 콜라겐 그래프의 사용에 관하여 수행된 조직 공학 필드에 있는 중요한 질문에 대답하는 것을 도울 수 있습니다.이 기술의 주요 장점은 생체 내에서 설계된 조직, 힘줄 그래프를 수용하기 위해 외과적으로 최적화된 그래프 삽입 기술을 사용한다는 것입니다. 이 기술의 의미는 힘줄 간격의 치료로 확장됩니다. 선반에서 떨어져 외과 의사가 쉽게 사용할 수 있기 때문입니다.하지만, 이 방법은 힘줄의 외과 수리에 대한 통찰력을 제공 할 수 있습니다. 그것은 또한 다른 공예 절차에 적용 할 수 있습니다. 이 방법의 시각적 데모는 봉합사의 생체 내 적용이 많은 동물을 사용하지 않고마스터하기 어려울 수 있기 때문에 매우 중요합니다.알렉 월튼에 의해 시작, 쥐 꼬리 콜라겐 유형 1의 네 밀리리터, 단백종 콜라겐 솔루션. 그런 다음 콜라겐 용액에 10배의 최소 필수 배지의 500마이크로리터를 추가하고 5배와 1개의 어금니 나트륨 수산화나트륨에 대해 적발하여 용액을 중화시합니다. 다음으로 Dulbecco의 수정 된 이글 매체500 마이크로 리터를 솔루션에 추가하고 혼합물의 5 밀리리터를 사용자 정의 내장 직사각형 금속 금형에 전달합니다.그런 다음 금형을 섭씨 37도, CO25%에 15분간 배치하여 매트릭스 조립을 용이하게 합니다. 중합 후, 콜라겐 하이드로 젤을 금형에서 표준 플라스틱 압축 어셈블리로 이송하여 2개의 50 마이크로미터 나일론 메쉬 시트 사이를 입력한다. 120그램의 정적 하중을 조립체에 5분간 적용하여 하이드로 젤에서 간질 유체를 제거하고, 4층 oF 필터 용지를 사용하여 배출된 유체를 흡수한다.같은 방식으로 세 개의 하이드로겔을 더 준비한 후, 4개의 압축 젤을 모두 함께 굴려 롤을 15mm 세그먼트로 잘라냅니다. 시술을 시작하기 전에, 16 에서 25 주 된 남성 토끼의 양쪽 뒷다리에 머리를 손질하고 열등한 관 피블러 영역 주위의 한 사지에 9 센티미터 절개를 만들기 위해 숫자 20 수술 블레이드를 사용하여 티비아 후방 힘줄을 노출시합니다. 그런 다음 17mm 단면 힘줄을 노출하고 조직을 수분을 유지하기 위해 PBS로 조직을 적시십시오.다음으로, 중간점에서 힘줄에서 15밀리미터 세그먼트를 제거하고 절제된 조직을 엔지니어링 된 조직 콜라겐 이식으로 대체하십시오. 세 개의 제로 코어 봉합사를 사용하여 접목을 기본 힘줄 끝에서 근교로 잠급니다. 접목의 전체 길이에 봉합사를 전달하여 절단 끝에서 분리된 접목을 연동합니다.이식편 주변의 6개의 연속 실행 봉합사를 사용하여 기본 힘줄에 엔지니어링 된 조직의 양쪽 끝을 확보하십시오. 그런 다음 봉합사의 장력이 적절하고 이 봉합사에 flacidity가 없음을 수동으로 확인합니다. 입증된 바와 같이 절제된 힘줄 간격은 15mm 길이의 엔지니어링 조직 힘줄 이식편으로 채워지고, 17밀리미터에서 3개의 제로 연동 봉합사로 고정되어 하중 장벽역할을 하고 토착 조직에 6개의 봉합사로 작용한다.수리의 평균 브레이크 강도는 약 이었다 51 뉴턴, 그보다 훨씬 높은, 약의 제어 케슬러 수리의 12 뉴턴. 코어 봉합사 길이의 영향과 더 높은 진도의 수리 실패를 방지하는 단위 연동을 입증한다. 봉합저항 실험에서 약 25뉴턴의 평균 브레이크 강도를 입증했으며, 대조군보다 현저히 높은 분해 강도는 약 14뉴턴의 분해 강도를 의미한다.기억해야 할 두 가지 중요한 사항이 있습니다. 1번은 적절한 pH에서 콜라겐 솔루션을 중화해야 합니다. 둘째, 봉합장력이 충분하고 봉합사 내에 는 플림미가 없어야 합니다.그래서 봉합술 기술의 발달 후에, 그것은 힘줄의 조직 공학 분야의 연구원이 힘줄 수리에 접근할 수 있고, 힘줄 교체 및 힘줄 재생에 접근할 수 있는 방법에 있는 새로운 관점을, 미래에 인간에서 가져왔습니다. 이상적인 pH에서 중화 콜라겐 솔루션을 공식화해야 합니다. 봉합사 내의 플럭스성이 없도록 봉합사 장력이 적절한지 수동으로 확인합니다.개발 후, 이 기술은 조직 공학 분야의 연구자들이 탐구하는 재생, 인간의 힘줄 갭 수리를 위한 길을 열었습니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

이 비디오에서는 생체 외 돼지 모델에서 발 굴곡근 힘줄을 복구하기 위한 봉합 기술(코어 봉합사 및 Q 봉합사)을 보여줍니다. Q 봉합사는 힘줄 복원에서 코어 봉합사의 강도를 향상시키고 힘줄 복원 부위의 틈을 줄입니다.

Q 봉합사 기법(Q Suture Technique) : 힘줄 수복에서 틈 형성을 줄이고 인장 강도를 증가시키는 봉합 기법

여기서, 우리는 힘줄 수리에서 수행 할 수있는 "Q"봉합 기술과 수리 된 힘줄의 갭 형성 및 인장 강도에 미치는 영향을 제시합니다. Q 봉합사는 인장 저항력과 힘줄 수리 강도를 향상시키는 데 효율적인 것으로 나타났다.

Q 봉합사를 사용하여 수리된 굴곡 텐돈의 갭 형성 및 인장 강도에 대한 저항력을 향상시킵니다.

본 프로토콜은 생체 외에서 힘줄 수복물의 생물물리학적 특성을 평가하기 위한 방법을 예시한다. 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 봉합사 재료를 이 방법으로 평가하고 다른 조건에서 다른 재료와 비교했습니다.

힘줄 수술에서 봉합사로 사용되는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)

여기에서는 하중을 견디는 힘줄 코어 조직과 질병 및 부상에 의해 활성화된 세포 집단을 포함하는 외인성 구획 사이의 힘줄 세포 누화를 모방하는 조립체 모델 시스템을 제시합니다. 중요한 사용 사례로, 외인성 내피 세포의 질병 관련 활성화를 조사하기 위해 시스템을 배포하는 방법을 보여줍니다.

질병 및 복구에서 세포 누화를 조사하기 위한 힘줄 집합체 엔지니어링

여기에 제시된 프로토콜은 삼각형 섬유연골 복합체 부상 치료를 위한 새로운 수술 기술을 소개합니다.

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이 프로토콜은 내측 매듭 봉합 봉합 브릿지 수리와 립스톱 구성을 결합한 최적화된 회전근개 수리 기법을 제시하여 커프 치유를 촉진하고 재파열 위험을 최소화하도록 설계되었습니다.

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이 문서는 중상부 회전근개 파열에 대해 비용 효율적이고 매듭이 없는 독립적인 이중 행 회전근개 복원술과 동시에 이두근 확대 및 견갑하 수술을 설명하는 기술적 노트입니다.

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뇌의 복잡한 행동에 대한 통찰력을 얻으려면 고급 연구 도구가 필요합니다. 여기에서 우리는 뇌와 유사한 구조를 닮은 신경 조직의 새로운 실크-콜라겐 기반 3D 엔지니어링 모델을 보여줍니다. 이 모델은 뉴런 네트워크 조립, 축삭 유도, 세포-세포 상호 작용 및 전기 활동을 연구하는 데 사용할 수 있습니다.

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의 응용 프로그램<em&gt; 생체</em&gt; 조직 평가를위한 쥐 앞정 전방의 기능 테스트는 골격근 수리 엔지니어링

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