Name: Tri-gelaagde Electrospinning Native Arteriële Architectuur met behulp van polycaprolacton, Elastine en Collageen Mimic: Een voorbereidende studie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-01-04T16:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 47 s
Description: Leer tri-laagse elektrospinning van polycaprolacton, elastine en collageen om de native arteriële architectuur te imiteren. Deze methode optimaliseert mechanische eigenschappen voor vasculaire grafts in weefselengineering.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

We willen graag de American Heart Association Mid-Atlantische Partner (0555407U, GLB) bedanken voor de financiering.

<ol><li> Voorafgaand aan electrospinning, collageen, vanaf 6 maanden runderen corium, moet uitgepakt worden met een azijnzuur gebaseerd proces. Dit gewonnen collageen wordt dan gezuiverd door middel van een volgende serie van ontbindingen, neerslag, en dialyses. Zodra collageen is gevriesdroogd, kan het elektrospinproces beginnen. </li><li> Drie materialen zijn opeengehoopt: polycaprolacton (PCL), elastine (ELAS) en collageen (COL). Deze materialen worden afzonderlijk opgelost in 1,1,1,3,3,3 hexafluor-2-propanol (HFP, TCI-Amerika) in concentraties van 100 mg / ml, 200 mg / ml en 70 mg / ml, respectievelijk. </li><li> De materialen worden gemengd in vijf verschillende scintillatieflesjes op volumetrische verhoudingen van 98-2-0 PCL-ELAS-COL (intima), 45-45-10, 55-35-10, 65-25-10 en PCL-ELAS-COL (media), en 70-0-30 PCL-ELAS-COL (adventitia). </li><li> Voor eenassige trekproeven en individuele laag compliance testing, elk van de materialen werd individueel electrospun, terwijl de multi-layered vaattransplantaten voor barsten, hechtingen retentie en compliance testen werden electrospun van een 3 naar 1-configuratie. Eenassige trekproeven steigers waren plat en rechthoekig (2,5 cm breed x 10,2 cm lang x 0,3 cm dik), aangezien de 2 mm diameter spillen gebruikt om de afzonderlijke lagen en multi-layered transplantaat electrospin waren te klein voor pons-test monsters. </li><li> Voor zowel de individuele en multi-layer electrospinning, werden de polymeeroplossingen geladen in een plastic 3 ml Becton Dickinson spuit met een 18 gage stompe naald-tip, en geplaatst op een injectiepomp op een vaste apotheek tarief. Individuele electrospinning tarieven werden ingesteld op 4 ml / uur, terwijl de multi-layered electrospinning cijfers waren gevarieerd afhankelijk van de overgang en laag. Debieten en volumes waren als zodanig: de intima was electrospun met een snelheid van 4 ml / uur en een volume van 0,5 ml, gevolgd door een combinatie van beide overgang intima en mediale spuiten voor 0,2 ml bij 2 ml / uur elk. De intima spuit werd vervolgens afgesloten en de mediale laag werd toegestaan ​​om voor 0,6 ml draaien op 4 ml / uur, gevolgd door een overgang tussen de media en adventitia voor 0,2 ml van de polymeer-oplossing bij 2 ml / uur elk. Ten slotte werd de media gestopt en de adventitia mocht voor 0,4 ml draaien op 4 ml / uur. </li><li> Alle monsters werden cross-linked in 50 mM EDC gedurende 18 uur voorafgaand aan elke test 1. </li><li> Eenassige trekproeven werd uitgevoerd op zes monsters van de ene electrospun vel gehydrateerd in PBS gedurende 24 uur. &quot;Dog-bone&quot; gevormde monsters werden geponst uit electrospun matten en getest op een MTS Bionix 200 test-systeem met een 100 N load cell en een uitbreiding snelheid van 10,0 mm / min. Peak stress, modulus, en de stam bij breuk werden berekend op basis van TestWorks versie 4. </li><li> Suture retentie tests werden uitgevoerd op zes 2 mm binnendiameter buisvormige exemplaren uit zes verschillende electrospun grafts, gedrenkt in PBS gedurende 24 uur bij 37 ° C, op een MTS Bionix 200 testsysteem met een belasting van 50 N cel (MTS Systems Corp) en een uitbreiding snelheid van 150,0 mm / min in overeenstemming met de dwars door de procedure beschreven in het American National Standards Institute 2. 5-0 commerciële PDS II violette monofilament hechtmateriaal werd geplaatst 2 mm van het uiteinde van het monster en verlengd tot de hechting had getrokken door het transplantaat. Piekbelasting werd opgenomen in gram-kracht met behulp van TestWorks versie 4. </li><li> Barststerkte tests werden uitgevoerd op zes monsters uit zes verschillende electrospun enten. Burst buizen, 2-3 cm in lengte, werden gehydrateerd in PBS, voorzien van meer dan 1,5 mm diameter tepels bevestigd aan het apparaat en beveiligd met 2-0 zijden hechtdraad. Lucht werd geïntroduceerd in het systeem, waardoor de druk bij een snelheid van 5 mmHg / s tot de buizen barsten 2. Resultaten worden gerapporteerd als de druk in mmHg bij welke buizen gescheurd. </li><li> Dynamische compliance werd bepaald voor zes 2 mm binnendiameter buisvormige enten uit zes verschillende electrospun ent op een lengte van 3 cm onder gesimuleerde fysiologische omstandigheden. Zowel de afzonderlijke lagen en multi-layered buisvormige constructies werden electrospun en getest onder dezelfde voorwaarden. De monsters werden getest in een intelligente Tissue Engineering via mechanische stimulatie (items) Bioreactor ontwikkeld door Weefselgroei Technologies gevuld met PBS bij 37 ° C. De bioreactor die een 1Hz cyclische drukverandering aan de binnenkant van het transplantaat, waar drie verschillende drukniveaus van 90/50, 120/80 en 150/110 mmHg systolisch / diastolische werden onderzocht 2, 3. </li></ol> Representatieve resultaten Wanneer de electrospinning protocollen correct worden uitgevoerd, moet het eindproduct worden een zachte, naadloze buis met geen eerste tekenen van delaminatie tussen de lagen. Wanneer de eenassige trekproeven, barststerkte tests, hechtdraad retentie tests, en compliance tests worden uitgevoerd, moeten de resultaten geven aan dat als de mediale laag stijfheid wordt verhoogd, met verminderde hoeveelheden van elastine, de bijbehorende mechanische eigenschappen moet een stijvere buis te tonen.

<ol><li>McClure, M. J., Sell, S. A., Barnes, C. P., Bowen, W. C., Bowlin, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cross-linking+Electrospun+Polydioxanone-Soluble+Elastin+Blends%3A+Material+Characterization%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Engineered+Fibers+and+Fabrics%22%5BJournal%5D)">Cross-linking Electrospun Polydioxanone-Soluble Elastin Blends: Material Characterization.</a> Journal of Engineered Fibers and Fabrics. 3, 1-10 (2008).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Cardiovascular+implants+-+Vascular+graft+protheses%22">Cardiovascular implants - Vascular graft protheses</a>. VP20, AAMI Press. Bethesda, MD. (1994).</li>
<li>McClure, M. J., Sell, S. A., Simpson, D. G., Walpoth, B. H., Bowlin, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+three-layered+electrospun+matrix+to+mimic+native+arterial+architecture+using+polycaprolactone%2C+elastin%2C+and+collagen%3A+A+preliminary+study%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">A three-layered electrospun matrix to mimic native arterial architecture using polycaprolactone, elastin, and collagen: A preliminary study.</a> Acta Biomater. , (2010).</li>
</ol>

Verschillende auteurs hebben de Verenigde Staten en internationale patenten aangevraagd met betrekking tot technologie die in dit handschrift, en deze technologie is in licentie gegeven aan organogenese, Inc

De meest kritieke deel van deze studie is het elektrospinproces. Bij gebruik van een 3-1 input-output mondstuk, gewelfde en op te laden verlies kan optreden. Als dit zich voordoet, zal de spanning in verband met het polymeer dat is spinning daling veroorzaakt gelast, &quot;nat&quot; vezels en het creëren van delaminatie tussen elk van de drie lagen. Daarom in overeenstemming zijn elektrische potentialen zijn essentieel voor een ideaal multi-layered buis te verkrijgen. Naleving mismatch is ee...

<table><tbody><tr><td>Polycaprolacton</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Elastine</td><td>Elastin Products Company</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Collageen</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Azijnzuur</td><td>Fisher Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Natriumchloride</td><td>Fisher Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>TRIS</td><td>Fisher Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>6 L Avanti J-HC centrifuge</td><td>Beckman Coulter Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>1,1,1,3,3,3-hexafluor-2-propanol</td><td>TCI America</td><td></td><td></td></tr><tr><td>3 ml Becton Dickinson spuit</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>CZE1000R rack-monteerbare voeding</td><td>Spellman</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hogedrukspuitpomp</td><td>Cole-Parmer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide</td><td>Pierce, Thermo Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>70 % ethanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ImageTool 3.0 software</td><td>Shareware geleverd door UTHSCSA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Scanning elektronenmicroscoop</td><td>Carl Zeiss, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MTS Bionix 200 testsysteem</td><td>MTS Systems Corp.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>TestWorks versie 4</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Intelligent Tissue Engineering via Mechanical Stimulation (ITEMS) bioreactor</td><td>Tissue Growth Technologies</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

tri-gelaagde electrospinning native arteriële architectuur met behulp van polycaprolacton, elastine en collageen mimic: een voorbereidende studie

Tri-layered Electrospinning to Mimic Native Arterial Architecture using Polycaprolactone, Elastin, and Collagen: A Preliminary Study

Gedurende inheemse slagader, collageen en elastine spelen een belangrijke rol, die een mechanische ruggengraat, het voorkomen van schip breuk, en het bevorderen van het herstel onder pulsatiele vervormingen. Het doel van deze studie was om de structuur van de inheemse slagader na te bootsen door het vervaardigen van een multi-layered electrospun conduit samengesteld uit poly (caprolacton) (PCL) met de toevoeging van elastine en collageen aan de mengsels van 45-45-10, 55-35 - 10 en 65-25-10 PCL-ELAS-COL de mechanische eigenschappen indicatie van de inheemse arterieel weefsel aan te tonen, terwijl de resterende bevorderlijk voor weefselregeneratie. Hele enten en individuele lagen werden geanalyseerd met behulp van eenassige trekproeven, dynamisch compliance, hechtingen retentie en barststerkte. Naleving resultaten bleek dat wijzigingen in de midden / laag mediale algemene graft gedrag met hele graft compliance waarden variërend van 0,8 veranderd - 2,8% / 100 mmHg, terwijl de uniaxiale resultaten toonden een gemiddelde modulus bereik van 2,0 tot 11,8 MPa. Zowel de modulus en de naleving van gegevens die worden weergegeven waarden binnen het bereik van inheemse slagader. Wiskundige modellering werd uitgevoerd om te laten zien hoe veranderingen in laag stijfheid van de algemene omtrekswand spanning van invloed zijn, en als een ontwerp van steun voor de beste mechanische combinatie van materialen te bereiken. Algemeen zijn de resultaten erop dat een transplantaat kan worden ontworpen om een ​​tri-gelaagde structuur na te bootsen door het veranderen van laageigenschappen.

Het doel van deze studie was om de inheemse drie gelaagde architectuur van de vaatwand na te bootsen. Om dit te bereiken, was electrospinning in dienst met het gebruik van een 3-1 (input-output) nozzle en mengsels van polycaprolacton, elastine en collageen.

Tri-gelaagde Electrospinning Native Arteriële Architectuur met behulp van polycaprolacton, Elastine en Collageen Mimic: Een voorbereidende studie

In de gehele natuurlijke slagader spelen collageen en elastine een belangrijke rol door een mechanisch raamwerk te bieden, vaatruptuur te voorkomen en herstel te bevorderen ...

Het algemene doel van het volgende experiment is om te observeren hoe veranderingen in de materiaaleigenschappen van verschillende lagen de totale mechanische eigenschappen van het transplantaat kunnen beïnvloeden. Dit wordt bereikt door natuurlijke en synthetische polymeeroplossingen te bereiden om optimale parameters voor electrospinning te verkrijgen. In een tweede stap moeten de oplossingen in specifieke verhoudingen worden gecombineerd, wat de gewenste verandering in materiaaleigenschappen zal bewerkstelligen.Electrospin vervolgens de oplossingen op een cilindrische mal om een meerlaagse structuur met variërende mechanische eigenschappen te creëren. De verkregen resultaten tonen veranderingen in de mechanische eigenschappen aan op basis van compliantie, scheursterkte, hechtingretentie, eenaxiale trekproeven en wiskundige analyse. Hallo, mijn naam is Michael McClure.Vandaag zal ik u vertellen over de drielaagse elektrogasgesponnen VA-grafts. Een van de belangrijkste voordelen van onze techniek ten opzichte van andere technieken, zoals enkelvoudige vasculaire grafts, is ons vermogen om de materiaaleigenschappen binnen individuele lagen nauwkeurig af te stemmen, waardoor we de al

tri-layered-electrospinning-to-mimic-native-arterial-architecture

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Het proces van electrospinning polymeren voor tissue engineering en cel cultuur wordt behandeld in dit artikel. In het bijzonder, is de electrospinning van fotoreactieve macromers met extra verwerkingsmogelijkheden van photopatterning en multi-polymeer electrospinning beschreven.

Electrospinning Stapel-Polymer Stellingen voor Tissue Engineering en Cell Culture

Electrospun steigers kunnen worden verwerkt post-productie voor tissue engineering toepassingen. Hier beschrijven we methoden voor het spinnen complexe steigers (door opeenvolgende spinnen), voor het maken van dikkere steigers (door meerdere lagen met behulp van warmte of damp gloeien), voor het bereiken van steriliteit (aseptische productie of sterilisatie post-productie) en zorgt voor een juiste biomechanische eigenschappen.

Postproduction Verwerking van electrospun Vezels voor Tissue Engineering

Synthese en de fabricage van electrospun lange vezels verspreid over een grotere storting gebied via een nieuw ontworpen verzamelaar uit een roman biologisch afbreekbaar polymeer genoemd poly (glycerol-dodecanoaat) (PGD) werd gemeld. De vezels waren in staat de groei van cellen afkomstig van muizen pluripotente stamcellen ondersteunen.

Electrospun Stapel Stellingen van Poly (glycerol-dodecanedioate) voor Engineering zenuwweefsel Van muis embryonale stamcellen

Hier presenteren we een protocol om elektrogesponnen nanovezel steigers met gradated organisatie van vezels fabriceren en hun toepassingen verkennen in het reguleren van de cel morfologie / oriëntatie. Verlopen met betrekking tot fysische en chemische eigenschappen van de nanovezel scaffolds biedt een grote verscheidenheid aan toepassingen op biomedisch gebied.

Electrospun Nanovezel Steigers met gradaties in Fiber Organisatie

Vooruitgang in biomateriaaltechnologieën maakt de ontwikkeling van driedimensionale constructen met meerdere celtypen mogelijk. We hebben electrospinning protocollen ontwikkeld om drie individuele scaffolds te produceren om de belangrijkste structurele cellen van de luchtweg te kweken en zo een 3D in vitro model van de wand van de bronchiolen in de luchtweg te bieden.

Aanpassing van de elektrospinproces te bieden drie unieke omgevingen voor een Tri-layered<em&gt; In Vitro</em&gt; Model van de Airway Muur

Twee- en driedimensionale superhydrofobe polymere materialen worden bereid door middel van elektrospinnen of elektrosprayen van biologisch afbreekbare polymeren vermengd met een polymeer met een lagere oppervlakte-energie van vergelijkbare samenstelling.

Fabriceren superhydrophobic polymere materialen voor biomedische toepassingen

Dit protocol fungeert als een uitgebreide richtsnoer te fabriceren steigers via electrospinning met polymeer in een directe schrijven-modus smelt. Wij systematisch overzicht van het proces en de juiste parameterinstellingen definiëren voor het bereiken van gerichte steiger platforms.

Electrospinning schrijven van driedimensionale Poly(ε-caprolactone) steigers met controleerbare Morphologies voor Tissue Engineering toepassingen smelten

Hier presenteren we een gewijzigde electrospinning methode voor het fabriceren van PCL vaattransplantaten met dikke vezels en grote poriën en een protocol ter evaluatie van de prestaties in vivo in rat model van abdominale aorta vervanging beschrijven.

Implantatie van Electrospun vaattransplantaten met geoptimaliseerde structuur in een Rat-Model

Dit artikel demonstreert de techniek van het uitbreiden van een traditionele, twee-dimensie (2D) electrospun nanofiber mat in een drie-dimensie (3D) steiger door de drukverlaging subkritische CO2 vloeistof. Deze augmented steigers zijn 3D, nauw mimic cellulaire nanotopographic signalen, en het behoud van de functies van biologische moleculen ingekapseld binnen de nanofibers.

Expansie van twee-dimensie Electrospun Nanofiber matten in de steigers van de drie-dimensie

De gepresenteerde methode biedt een innovatieve manier voor het engineeren van biomimetische vezelstructuren in driedimensionale (3D) steigers (bijv. Hartklepblaadjes). 3D-geprinte, geleidende geometrieën werden gebruikt om vorm en afmetingen te bepalen. Vezeloriëntatie en -kenmerken waren individueel instelbaar voor elke laag. Meerdere monsters kunnen in één opstelling worden vervaardigd.

3D-printen en elektrospinning combineren om biomimetische hartklepfolders te produceren

Leer tri-laagse elektrospinning van polycaprolacton, elastine en collageen om de native arteriële architectuur te imiteren. Deze methode optimaliseert mechanische eigenschappen voor vasculaire grafts in weefselengineering.

Tri-gelaagde Electrospinning Native Arteriële Architectuur met behulp van polycaprolacton, Elastine en Collageen Mimic: Een voorbereidende studie (Video) | JoVE Journal

Tri-gelaagde Electrospinning Native Arteriële Architectuur met behulp van polycaprolacton, Elastine en Collageen Mimic: Een voorbereidende studie

Meer video's verkennen