Name: Ontwerp van een Cyclic Pressure Bioreactor voor de Ex Vivo Studie van Aorta hartkleppen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-08-23T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 12 s
Description: Leer hoe een cyclische drukbioreactor wordt ontworpen voor ex vivo-studies van aortahartkleppen. Deze methode maakt gecontroleerde analyse van mechanobiologische reacties op druk mogelijk.

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

De auteurs zijn dank verschuldigd aan Shad Schipke en Daniel Chesser voor hun hulp bij het ontwerp en de fabricage van het systeem en Valtresa Myles voor hulp bij de voorbereiding van het manuscript.

1. Tissue Oogst en voorbereiding <ol><li> Aortaklep moet worden genomen bij volwassen varkens met een gewicht van niet meer dan 120 pond onmiddellijk na de dood. </li><li> Was twee keer de kleppen met een steriele fosfaat gebufferde zoutoplossing (PBS) en transport naar het laboratorium op het ijs. </li><li> Alle volgende stappen moeten worden uitgevoerd onder steriele omstandigheden. </li><li> Zorg ervoor dat geen folders geen enkel teken van degeneratie show, scheuren of verkalking. Verwijder folders uit de aorta wortel door te snijden 1 / 3 van de afstand van de annulus. </li><li> Plaats folders in individuele putjes van een zes goed plaat en incubeer overnacht met 3 ml Dulbecco&#39;s Modified Eagle Medium aangevuld met 1% anti-biotic/anti-mycotic oplossing en 10% foetaal runderserum bij 37 ° C en 5% CO 2. </li><li> Als alternatief, geïsoleerde cellen kan worden gezaaid in zes-well kweekplaten en gebruikt in de druk-apparaat. Isolatie van de klep endotheliale cellen, en interstitiële cellen kan worden uitgevoerd zoals eerder beschreven 13, 14. </li></ol> 2. Druk Studies <ol><li> Een op maat gemaakte druk systeem is ontworpen om de mechanobiological effecten van de cyclische druk op de aortaklep weefsel 15 studiepunten. </li><li> Meld u aan op de computer en open het LabVIEW-programma (figuur 1). </li><li> Kalibratie: <ol><li> Voorafgaand aan de experimenten, moet het systeem goed worden gekalibreerd. </li><li> Sluit de voeding aan op de printplaat. Dit levert stroom aan de magneetventielen die de stroom van lucht in en uit de kamer te controleren. </li><li> Zorg ervoor dat de perslucht is aangesloten op het systeem en open de luchttoevoer naar volle snelheid. </li><li> Zet het signaal versterker. Zorg ervoor dat de spanning te lezen is 0,00. Pas als nodig is </li><li> De LabVIEW interface heeft een schakelaar met de vermelding &quot;TEST / RECORD&quot;. Zorg ervoor dat de schakelaar is ingesteld op &quot;TEST&quot;. Klik op de knop &quot;Air Supply&quot; aan de inlaat magneetventiel te openen. </li><li> Met behulp van de gasdrukregelaar, onder druk van de kamer met perslucht op een PSI. De druk in de kamer kan worden gelezen met behulp van de digitale manometer bevindt zich op de achterkant-plaat van de kamer. Zodra de druk in evenwicht gebracht, nemen de spanning te lezen uit het signaal versterker. Herhaal dit voor 2, 3, 4 en 5 PSI. </li><li> Construeer een kalibratiecurve van de druk ten opzichte van spanning. Druk moet worden omgezet van PSI naar mmHg. De vergelijking van de grafiek kan worden geplaatst in de code van het LabVIEW-programma </li></ol></li><li> Verwijder de aluminium frontplaat van de drukkamer en spuit de kamer met 70% ethanol. Verlof voor een minimum van 10 minuten om resterende ethanol dampen te verspreiden. </li><li> Plaats de zes-well plaat met de folder monsters in de kamer en vervang de front-end plate. Zorg ervoor dat de afdichting luchtdicht door het aandraaien van de moeren op de vier draadeinden (gelegen op elke hoek van de eindplaat) met de hand. Plaats de drukkamer in de 37 ° C incubator. Een schematisch diagram van de drukkamer is weergegeven in figuur 2. </li><li> De interface zal de gebruiker vragen om de hoeveelheid tijd die het systeem cycli tussen perslucht input en output te geven. Deze moeten worden ingesteld op 0.6s en 0.4s na te bootsen diastolische en systolische voorwaarden, respectievelijk bij een frequentie van 1 Hz. De gebruiker moet ook invoeren een gegevensbestand pad. </li><li> In LabVIEW, klikt u op Uitvoeren en zet de &quot;TEST / RECORD&quot; toggle op &quot;RECORD&quot;. </li><li> Zorg ervoor dat de druk op het gewenste niveau met behulp van de grafiek op de LabVIEW interface. Druk kan worden aangepast met de gasdrukregelaar. </li><li> Run-programma voor de gewenste lengte van de tijd. </li><li> Zodra het experiment is voltooid, klikt u op de stop-knop op LabVIEW, schakelt u de luchttoevoer en opent de uitlaatklep van de drukkamer. </li><li> Verwijder het front-end plate uit de kamer en op te halen zes-well plaat met samples. Monsters kunnen nu worden geanalyseerd voor genexpressie, eiwitexpressie, histologie, mechanische eigenschappen, etc. </li></ol> 3. Representatieve resultaten: De druk systeem is in staat van het simuleren van de maximale transvalvular druk waargenomen onder normale bloeddruk, stadium I en fase II hypertensieve condities. Echter, de druk was niet in staat om de systolische drukgradiënt, die in wezen gelijk is aan nul in vivo na te bootsen. De frequentie wordt gehandhaafd op 1Hz, met een luchtinlaat tijd van 0.6s en een uitlaat tijd van 0.4s. Vertegenwoordiger druk golfvormen van normale en verhoogde druk voorwaarden verkregen uit het systeem is te zien in figuur 3. <img src="/files/ftp_upload/3316/3316fig1.jpg" alt="Figuur 1"/> Figuur 1: Scherm schot van de LabVIEW interface. <img src="/files/ftp_upload/3316/3316fig2.jpg" alt="Figuur 2"/> Figuur 2: Schematische tekening van de drukkamer A. isometrisch aanzicht van drukkamer; B. Zijaanzicht van drukkamer;C. Bovenaanzicht van de drukkamer. <img src="/files/ftp_upload/3316/3316fig3.jpg" alt="Figuur 3"/> Figuur 3: Grafiek van druk simulatie in de drukkamer bij (A) normotensieve, (B) Fase I hypertensieve, en (C) Fase II hypertensieve condities.

<ol><li>Freeman, R. V., Otto, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectrum+of+calcific+aortic+valve+disease%3A+pathogenesis%2C+disease+progression%2C+and+treatment+strategies%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Spectrum of calcific aortic valve disease: pathogenesis, disease progression, and treatment strategies.</a> Circulation. 111, 3316-3326 (2005).</li>
<li>Robicsek, F., Thubrikar, M. J., Fokin, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cause+of+degenerative+disease+of+the+trileaflet+aortic+valve%3A+review+of+subject+and+presentation+of+a+new+theory%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Thorac+Surg%22%5BJournal%5D)">Cause of degenerative disease of the trileaflet aortic valve: review of subject and presentation of a new theory.</a> Ann Thorac Surg. 73, 1346-1354 (2002).</li>
<li>Thubrikar, M. J., Aouad, J., Nolan, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patterns+of+calcific+deposits+in+operatively+excised+stenotic+or+purely+regurgitant+aortic+valves+and+their+relation+to+mechanical+stress%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Cardiol%22%5BJournal%5D)">Patterns of calcific deposits in operatively excised stenotic or purely regurgitant aortic valves and their relation to mechanical stress.</a> Am J Cardiol. 58, 304-308 (1986).</li>
<li>Agno, F. S., Chinali, M., Bella, J. N., Liu, J. E., Arnett, D. K., Kitzman, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aortic+valve+sclerosis+is+associated+with+preclinical+cardiovascular+disease+in+hypertensive+adults%3A+the+Hypertension+Genetic+Epidemiology+Network+study%5BTitle%5D)+AND+%22J+Hypertens%22%5BJournal%5D)">Aortic valve sclerosis is associated with preclinical cardiovascular disease in hypertensive adults: the Hypertension Genetic Epidemiology Network study.</a> J Hypertens. 23, 867-8673 (2005).</li>
<li>Cawley, P. J., Otto, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prevention+of+calcific+aortic+valve+stenosis+-+fact+or+fiction%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Medicine%22%5BJournal%5D)">Prevention of calcific aortic valve stenosis - fact or fiction.</a> Annals of Medicine. 41, 100-108 (2009).</li>
<li>Durst, C. A., Grande-Allen, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+physical+characterization+of+a+synchronous+multivalve+aortic+valve+culture+system%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Design and physical characterization of a synchronous multivalve aortic valve culture system.</a> Ann Biomed Eng. 38, 319-3125 (2010).</li>
<li>Engelmayr, G. C., Soletti, L., Vigmostad, S. C., Budilarto, S. G., Federspiel, W. J., Chandran, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+flex-stretch-flow+bioreactor+for+the+study+of+engineered+heart+valve+tissue+mechanobiology%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">A novel flex-stretch-flow bioreactor for the study of engineered heart valve tissue mechanobiology.</a> Ann Biomed Eng. 36, 700-712 (2008).</li>
<li>Sucosky, P., Padala, M., Elhammali, A., Balachandran, K., Jo, H., Yoganathan, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+of+an+ex+vivo+culture+system+to+investigate+the+effects+of+shear+stress+on+cardiovascular+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech+Eng%22%5BJournal%5D)">Design of an ex vivo culture system to investigate the effects of shear stress on cardiovascular tissue.</a> J Biomech Eng. 130, 035001-03 (2008).</li>
<li>Syedain, Z. H., Tranquillo, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+cyclic+stretch+bioreactor+for+tissue-engineered+heart+valves%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Controlled cyclic stretch bioreactor for tissue-engineered heart valves.</a> Biomaterials. 30, 4078-4084 (2009).</li>
<li>Lagana, K., Moretti, M., Dubini, G., Raimondi, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+bioreactor+for+the+controlled+application+of+complex+mechanical+stimuli+for+cartilage+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Inst+Mech+Eng+H%22%5BJournal%5D)">A new bioreactor for the controlled application of complex mechanical stimuli for cartilage tissue engineering.</a> Proc Inst Mech Eng H. 222, 705-715 (2008).</li>
<li>Wartella, K. A., Wayne, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioreactor+for+biaxial+mechanical+stimulation+to+tissue+engineered+constructs%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech+Eng%22%5BJournal%5D)">Bioreactor for biaxial mechanical stimulation to tissue engineered constructs.</a> J Biomech Eng. 131, 044501-044501 (2009).</li>
<li>Wallis, M. C., Yeger, H., Cartwright, L., Shou, Z., Radisic, M., Haig, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feasibility+study+of+a+novel+urinary+bladder+bioreactor%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+Part+A%22%5BJournal%5D)">Feasibility study of a novel urinary bladder bioreactor.</a> Tissue Eng Part A. 14, 339-348 (2008).</li>
<li>Butcher, J. T., Nerem, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Valvular+endothelial+cells+regulate+the+phenotype+of+interstitial+cells+in+co-culture%3A+effects+of+steady+shear+stress%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng%22%5BJournal%5D)">Valvular endothelial cells regulate the phenotype of interstitial cells in co-culture: effects of steady shear stress.</a> Tissue Eng. 12, 905-915 (2006).</li>
<li>Metzler, S. A., Pregonero, C. A., Butcher, J. T., Burgess, S. C., Warnock, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cyclic+Strain+Regulates+Pro-Inflammatory+Protein+Expression+in+Porcine+Aortic+Valve+Endothelial+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22J+Heart+Valve+Dis%22%5BJournal%5D)">Cyclic Strain Regulates Pro-Inflammatory Protein Expression in Porcine Aortic Valve Endothelial Cells.</a> J Heart Valve Dis. 17, 571-578 (2008).</li>
<li>Schipke, K. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSchipke%2C+KJ+%22Design+of+a+cyclic+pressure+bioreactor+for+the+ex+vivo+study+of+aortic+heart+valve+mechanobiology%22">Design of a cyclic pressure bioreactor for the ex vivo study of aortic heart valve mechanobiology</a>. , Mississippi State University. Mississippi State. (2008).</li>
<li>Smith, K. E., Metzler, S. A., Warnock, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cyclic+strain+inhibits+acute+pro-inflammatory+gene+expression+in+aortic+valve+interstitial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Biomechanics+and+Modeling+in+Mechanobiology%22%5BJournal%5D)">Cyclic strain inhibits acute pro-inflammatory gene expression in aortic valve interstitial cells.</a> Biomechanics and Modeling in Mechanobiology. , (2009).</li>
<li>Warnock, J. N., Burgess, S. C., Shack, A., Yoganathan, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+immediate-early+gene+responses+to+elevated+pressure+in+porcine+aortic+valve+interstitial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J+Heart+Valve+Dis%22%5BJournal%5D)">Differential immediate-early gene responses to elevated pressure in porcine aortic valve interstitial cells.</a> J Heart Valve Dis. 15, 34-41 (2006).</li>
<li>Brathwaite, D., Weissman, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+new+onset+of+atrial+arrhythmias+following+major+noncardiothoracic+surgery+is+associated+with+increased+mortality%5BTitle%5D)+AND+%22Chest%22%5BJournal%5D)">The new onset of atrial arrhythmias following major noncardiothoracic surgery is associated with increased mortality.</a> Chest. 114, 462-468 (1998).</li>
<li>Walsh, S. R., Oates, J. E., Anderson, J. A., Blair, S. D., Makin, C. A., Walsh, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Postoperative+arrhythmias+in+colorectal+surgical+patients%3A+incidence+and+clinical+correlates%5BTitle%5D)+AND+%22Colorectal+Dis%22%5BJournal%5D)">Postoperative arrhythmias in colorectal surgical patients: incidence and clinical correlates.</a> Colorectal Dis. 8, 212-216 (2006).</li>
<li>Walsh, S. R., Tang, T., Gaunt, M. E., Schneider, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+arrhythmias+after+non-cardiothoracic+surgery%5BTitle%5D)+AND+%22BMJ%22%5BJournal%5D)">New arrhythmias after non-cardiothoracic surgery.</a> BMJ. 7, 333-333 (2006).</li>
<li>Walsh, S. R., Tang, T., Wijewardena, C., Yarham, S. I., Boyle, J. R., Gaunt, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Postoperative+arrhythmias+in+general+surgical+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+R+Coll+Surg+Engl%22%5BJournal%5D)">Postoperative arrhythmias in general surgical patients.</a> Ann R Coll Surg Engl. 89, 91-95 (2007).</li>
</ol>

Geen belangenconflicten verklaard.

De druk systeem met succes blootgesteld aortaklep folders aan cyclische druk die representatief zijn voor de diastolische transvalvular druk. Het was echter niet in staat om de systolische druk transvalvular na te bootsen, als de druk alleen maar gedaald naar 40 mmHg. Transvalvular druk is het verschil tussen druk in de aorta ascendens en de linker hartkamer. Tijdens de diastole, wanneer de klep gesloten is, is het drukverschil 80mmHg onder normotensieve voorwaarden en 90 mmHg en 100 mmHg in stadium I en fase II hyperte...

<table border="1"><tbody><tr><th> Naam van het serum </th><th> Vennootschap </th><th> Catalogus nummer </th><th> Commentaar (optioneel) </th></tr><tr><td> DMEM </td><td> Sigma </td><td> D5671 </td><td></td></tr><tr><td> Dulbecco&#39;s PBS </td><td> Sigma </td><td> D5652 </td><td></td></tr><tr><td> Anti-mycotic/antibiotic oplossing </td><td> Sigma </td><td> A5955 </td><td></td></tr><tr><td> Foetaal runderserum </td><td> ThermoScientific </td><td> SH30070 </td><td></td></tr><tr><td> Viton membraan magneetventielen </td><td> McMaster Carr </td><td> 4868K11 </td><td></td></tr><tr><td> Drukopnemer </td><td> Omega Engineering, Inc </td><td> PX302-200GV </td><td></td></tr><tr><td> Load cell conditioner </td><td> Encore Electronics, Inc </td><td> 4025-101 </td><td></td></tr><tr><td> Data Acquisition (DAQ) Module </td><td> Measurement Computing </td><td> PMD1608 </td><td></td></tr></tbody></table>

ontwerp van een cyclic pressure bioreactor voor de ex vivo studie van aorta hartkleppen

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

De aortaklep, gelegen tussen de linker ventrikel en de aorta, zorgt voor unidirectionele bloedstroom, het voorkomen van terugstroming in het ventrikel. Aortaklep folders zijn samengesteld uit interstitiële cellen gesuspendeerd in een extracellulaire matrix (ECM) en zijn bekleed met een endotheelcellen monolaag. Het ventiel is bestand tegen een harde, dynamische omgeving en is voortdurend blootgesteld aan afschuiving, buiging, spanning en compressie. Onderzoek heeft aangetoond kalkvormende laesies in zieke afsluiters voorkomen in gebieden met een hoge mechanische stress als gevolg van endotheliale verstoring of interstitiële matrix schade 1-3. Daarom is het niet verwonderlijk dat epidemiologische studies een hoge bloeddruk heeft een leidende risicofactor bij het ​​ontstaan ​​van de aortaklep ziekte 4 getoond. De enige behandelingsmogelijkheid die momenteel beschikbaar zijn voor ventiel ziekte is operatief vervangen van de zieke klep met een bioprosthetic of mechanische klep 5. Beter begrip van de afsluiter biologie in reactie op de fysieke belasting zou helpen ophelderen van de mechanismen van de klep pathogenese. Op zijn beurt kan dit helpen bij de ontwikkeling van niet-invasieve therapieën zoals farmaceutische interventie of preventie. Verschillende bioreactoren zijn eerder ontwikkeld om de Mechanobiologie van inheemse of aangelegde hartkleppen 6-9 te bestuderen. Pulsatiele bioreactoren zijn ook ontwikkeld om een waaier van weefsels waaronder kraakbeen 10, bot 11 en blaas 12 studiepunten. Het doel van dit werk was om een ​​cyclisch druksysteem die kunnen worden gebruikt om de biologische reactie van aortaklep folders tot een verhoogde druk belasting toe te lichten te ontwikkelen. Het systeem bestond uit een acryl kamer waarin om monsters te plaatsen en te produceren cyclische druk, viton membraan magneetventielen de timing van de druk cyclus controle, en een computer om elektrische apparaten te bedienen. De druk werd gecontroleerd met behulp van een drukopnemer, en het signaal werd geconditioneerd met behulp van een load cell conditioner. Een LabVIEW programma regelde de druk met behulp van een analoog apparaat aan met perslucht in het systeem op de juiste snelheid. Het systeem nagebootst de dynamische transvalvular druk die samenhangen met de aortaklep, een zaagtand golf produceerde een geleidelijke toename van de druk, typisch voor de transvalvular drukgradiënt die aanwezig over de afsluiter is tijdens de diastole, gevolgd door een scherpe drukval afbeelding van ventiel opening in systole. Het LabVIEW-programma konden gebruikers van de omvang en frequentie van de cyclische drukregeling. Het systeem was in staat om weefselmonsters onder fysiologische en pathologische condities druk. Dit apparaat kan worden gebruikt om ons begrip van hoe hartkleppen te reageren op veranderingen in de lokale mechanische omgeving te verhogen.

Een cyclische druk bioreactor in staat om onderwerpen hartklep tissue om fysiologische en pathologische condities druk is ontworpen. Een LabVIEW programma stelt gebruikers in staat om de controle druk omvang, amplitude en frequentie. Dit apparaat kan gebruikt worden om de Mechanobiologie van hartklep tissue of geïsoleerde cellen te bestuderen.

Ontwerp van een Cyclic Pressure Bioreactor voor de Ex Vivo Studie van Aorta hartkleppen

De aortaklep, gelegen tussen de linker ventrikel en de aorta, maakt een eenrichtingsstroom van bloed mogelijk, waardoor terugstroom naar de ventrikel wordt voorkomen. Aortische ...

Het algemene doel van deze procedure is om de biologische respons van aortaklepweefsel of -cellen op cyclische druk te bepalen. Dit wordt bereikt door eerst klepweefsel uit varkensharten te isoleren en deze gedurende de nacht te incuberen in weefselkweekmedium. De tweede stap van de procedure is het waarborgen dat het druksysteem is gekalibreerd. Volgende.Het klepweefsel of de cellen worden in het druksysteem geplaatst. De kamer wordt in een incubator van 37 °C geplaatst en het cyclische drukregime wordt voor de gewenste periode gestart met de gewenste magnitude en frequentie. Ten slotte wordt het weefsel uit het systeem verwijderd voor biologische analyse.Uiteindelijk kunnen resultaten worden verkregen die laten zien hoe verhoogde druk de gen- en eiwitexpressie beïnvloedt via real-time PCR, Western blotting of microscopie. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat we in staat zijn om de effecten van mechanische druk te scheiden van andere mechanische krachten en biochemische stimulansen. Dit is een voordeel ten opzichte van andere technieken, zoals diermodellen, hoewel deze laatste kunnen helpen bij het begrijpen van de manier waarop mechanische krachten de biologie en de pathogenese van hartkleppen beïnvloeden.Het kan ook worden gebruikt voor de ontwikkeling van weefseltechnische constructen. Deze procedure wordt nu gedemonstreerd door Toy Fate, een promovendus in mijn laboratorium, om weefsel voor druk voor te bereiden.Voor studies worden aortakleppen verzameld van volwassen vrouwelijke varkens met een gewicht van maximaal 120 pond, direct na de dood. Was de kleppen twee keer met steriele PBS, plaats ze vervolgens op ijs en transporteer ze naar het laboratorium. Alle volgende stappen moeten onder steriele omstandigheden worden uitgevoerd.Zorg ervoor dat de klepbladen geen tekenen van degeneratie, scheuring of calcificatie vertonen. Verwijder de klepbladen uit de aortawortel door te knippen op een afstand van een derde van de annulus. Plaats de klepbladen in individuele putjes van een zes-wells plaat en incubeer deze gedurende de nacht bij 37 °C en 5% carbon dioxide in drie milliliters DMEM aangevuld met 1% antibiotica-antimycotica-oplossing en 10% foetaal runderserum.Dit druksysteem is op maat gemaakt en is ontworpen om de mechanobiologische effecten van cyclische druk op aortaklepweefsel te bestuderen. Om het systeem te gebruiken, logt u in op de computer en opent u het LabVIEW-programma. Controleer of de perslucht is aangesloten op het systeem en open de luchttoevoer tot volledige snelheid.Zet de signaalversterker aan. Controleer of de voltage-aflezing 0,00 is. Pas indien nodig aan.De LabVIEW-interface bevat een schakelaar gemarkeerd met test record, waarbij de schakelaar op test staat. Klik op de knop met het label air supply om de inlaatmagneetventiel te openen. Zet de kamer onder druk met perslucht op 1 PSI met behulp van de gasdrukregelaar. Lees de druk in de kamer af met de digitale drukmeter die zich op de achterplaat van de kamer bevindt.Zodra de druk is geëgaliseerd, noteert u de spanningsmeting van de signaalversterker. Herhaal dit voor 2, 3, 4 en 5 PSI. Stel vervolgens een kalibratiecurve op van druk tegenover spanning.Reken de druk om van PSI naar millimeters kwik. Voeg de vergelijking uit de grafiek toe aan de code van het LabVIEW-programma. Verwijder de aluminium voorplaat van de drukkamer en spuit de kamer in met 70% ethanol.Plaats de zeswellplaat met de bladmonsterproefjes in de kamer en plaats de voorplaat terug. Zorg ervoor dat de afdichting luchtdicht is door de moeren op de vierdraadstangen handmatig aan te draaien. Plaats de drukkamer in de incubator van 37 °C.Voer de tijd in die het systeem gebruikt voor de cycli tussen de inlaat en uitlaat van perslucht. Deze moeten worden ingesteld op 0,6 seconden en 0,4 seconden om respectievelijk diastolische en systolische condities na te bootsen bij een frequentie van één hertz. Voer vervolgens een pad naar het gegevensbestand in LabVIEW in.Klik op run en zet de schakelaar van de testopname op record. Controleer aan de hand van de grafiek op de LabView-interface of de druk op het gewenste niveau ligt. Pas indien nodig de druk aan met de gasdrukregelaar.Zodra het experiment is voltooid, klikt u op stop in lab view en schakelt u de luchttoevoer uit en opent u de afvoerklep van de drukkamer. Haal vervolgens het druk-systeem uit de incubator. Verwijder daarna de voorplaat van de kamer en haal de zeswellplaat eruit.De monsters kunnen nu worden geanalyseerd op genexpressie, eiwitexpressie, histologie en mechanische eigenschappen die de drukgolfvormen van normale en verhoogde druk representeren. De condities verkregen uit het systeem worden hieronder onder in vivo condities weergegeven. Tijdens de diastole is er een drukverschil tussen de linker ventrikel en de aorta ascendens waardoor de aortaklep onder normale fysiologische omstandigheden gesloten blijft.Deze transvalvulaire druk is 80 millimeter kwik. Echter, bij hypertensie stadium één en stadium twee kan de transvalvulaire druk respectievelijk stijgen tot 90 en 100 millimeter kwik. Het druksysteem is in staat om de maximale transvalvulaire drukken te simuleren die waargenomen worden onder normotense, stadium één en stadium twee hypertensieve condities.Hier worden representatieve drukgolfvormen van normale en verhoogde drukcondities getoond die met het systeem zijn verkregen. Door deze procedure te volgen, kunnen we andere methoden toepassen zoals PCR, Western blotting en microscopie op de klepbladen. Dit helpt ons om zaken als veranderingen in genexpressie en eiwitsynthese te begrijpen, en helpt ons bij het begrijpen van mechanotransductie in de hartkleppen.Deze techniek is zeer nuttig geweest om ons begrip van mechanische biologie en ziekte-mechanismen te vergroten, en het is in staat geweest, of kan ons in de toekomst helpen, om veranderingen te begrijpen die optreden in andere weefsels die in vivo aan drukveranderingen kunnen worden blootgesteld.

design-cyclic-pressure-bioreactor-for-ex-vivo-study-aortic-heart

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Onze groep heeft een bioreactor cultuur systeem dat bootst de fysiologische pulserende stress van het cardiovasculaire systeem te regenereren implanteerbare kleine diameter vaattransplantaten.

Techniek Biologisch-Based vaattransplantaten Met behulp van een Pulsatiele Bioreactor

Is er hernieuwde belangstelling voor het ontwikkelen polymeer kleppen. Hier, de doelstellingen zijn om de haalbaarheid van het wijzigen van een commerciële impuls duplicator aan tri-folder geometrieën tegemoet en een protocol te definiëren polymeer ventiel hydrodynamische gegevens te presenteren in vergelijking met autochtone en kunstklep data onder bijna-identieke omstandigheden verzameld demonstreren.

Protocol voor Relatieve Hydrodynamische Beoordeling van Tri-folder Polymer Valves

We ontwierpen een nieuwe mechanische belasting bioreactor die eenassige of bi-axiale mechanische spanning voorafgaand aan de transplantatie kan toepassen op een kraakbeen biocomposite in een gewrichtskraakbeendefect.

Ontwerp van een tweeassige Mechanische belasting Bioreactor voor Tissue Engineering

We beschrijven een in-house ontworpen in vitro flow kamer model, waardoor het onderzoek naar bacteriële aanhankelijkheid aan het enten van de weefsels.

Een In Vitro Model van een Parallel-plaat perfusie-systeem te bestuderen van de naleving van de bacteriële om te enten van weefsels

Het doel van dit protocol is om een dynamische co-cultuur van menselijke macrofagen en myofibroblasten in buisvormige elektrospunsteigers uit te voeren om materiaalgestuurde weefselregeneratie te onderzoeken, met behulp van een bioreactor die het ontkoppelen van schuifspanning en cyclische rek mogelijk maakt.

Een multi-cue bioreactor om de inflammatoire en regeneratieve capaciteit van biomaterialen onder flow en stretch te evalueren

Aorta regurgitatie is een aortaklep hart-en vaatziekte. Dit manuscript laat zien hoe vierdimensionale flow magnetische resonantie beeldvorming aorta regurgitatie kan evalueren met behulp van in vitro hartkleppen die aorta regurgitatie nabootsen.

In vitro Beoordeling van aortaregurgitatie met behulp van vierdimensionale flow magnetische resonantie beeldvorming

Driedimensionale hartweefsels die bio-engineered zijn met behulp van van stamcellen afgeleide cardiomyocyten zijn naar voren gekomen als veelbelovende modellen voor het bestuderen van gezond en ziek menselijk myocardium in vitro , terwijl ze de belangrijkste aspecten van de inheemse cardiale niche recapituleren. Dit manuscript beschrijft een protocol voor het vervaardigen en analyseren van gemanipuleerde hartweefsels met een hoog gehalte die zijn gegenereerd uit door de mens geïnduceerde...

Ontwerp van een bioreactor om de data-acquisitie en modeldoorvoer van gemanipuleerde hartweefsels te verbeteren

Dit protocol presenteert de opzet en werking van een nieuw ontwikkelde, 3D-geprinte bioreactor voor de ex vivo kweek van bloedvaten in perfusie. Het systeem is ontworpen om gemakkelijk door andere gebruikers te worden overgenomen, praktisch, betaalbaar en aanpasbaar aan verschillende experimentele toepassingen, zoals basisbiologie en farmacologische studies.

Ex Vivo Perfusiecultuur van grote bloedvaten in een 3D-geprinte bioreactor

We presenteren een methode voor het monteren van een varkensaortaklep op een pulsduplicator om de hydrodynamische eigenschappen ervan te testen. Deze methode kan worden gebruikt om de verandering in hydrodynamica te bepalen na de toepassing van een experimentele procedure of een nieuw medisch hulpmiddel voorafgaand aan gebruik in een groot diermodel.

Een ex vivo varkensmodel voor hydrodynamisch testen van experimentele aortaklepprocedures en nieuwe medische hulpmiddelen

Milieuvriendelijke gecontroleerde Microtensile Testen van mechanisch-adaptieve nanocomposieten voor<em&gt; Ex vivo</em&gt; Karakterisering

Leer hoe een cyclische drukbioreactor wordt ontworpen voor ex vivo-studies van aortahartkleppen. Deze methode maakt gecontroleerde analyse van mechanobiologische reacties op druk mogelijk.

Ontwerp van een Cyclic Pressure Bioreactor voor de Ex Vivo Studie van Aorta hartkleppen

Meer video's verkennen