Name: Biologische verenigbaarheid profiel op biomaterialen voor bot regeneratie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-11-16T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 28 s
Description: Leer een multidisciplinaire strategie voor preklinische biocompatibiliteitstesten van biomaterialen voor botregeneratie. Deze methode evalueert effectiviteit en immuunreacties in vitro en in vivo.

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

Dit onderzoeksproject heeft financiering ontvangen van de Europese Unie zevende kaderprogramma (KP7/2007-2013) onder subsidie overeenkomst nr. 263363.

<ol><li>Einhorn, T. A., Gerstenfeld, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fracture+healing%3A+mechanisms+and+interventions%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Rheumatology%22%5BJournal%5D)">Fracture healing: mechanisms and interventions.</a> Nature Reviews Rheumatology. 11 (1), 45-54 (2015).</li>
<li>Marsell, R., Einhorn, T. A. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21489527">The biology of fracture healing.</a> Injury. 42 (6), 551-555 (2011).</li>
<li>Cooper, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Testing+the+critical+size+in+calvarial+bone+defects%3A+revisiting+the+concept+of+a+critical-size+defect%5BTitle%5D)+AND+%22Plastic+and+Reconstructive+Surgery%22%5BJournal%5D)">Testing the critical size in calvarial bone defects: revisiting the concept of a critical-size defect.</a> Plastic and Reconstructive Surgery. 125 (6), 1685-1692 (2010).</li>
<li>O'Brien, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomaterials+%26+scaffolds+for+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Today%22%5BJournal%5D)">Biomaterials & scaffolds for tissue engineering.</a> Materials Today. 14 (3), 88-95 (2011).</li>
<li>Stanovici, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bone+regeneration+strategies+with+bone+marrow+stromal+cells+in+orthopaedic+surgery%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Research+in+Translational+Medicine%22%5BJournal%5D)">Bone regeneration strategies with bone marrow stromal cells in orthopaedic surgery.</a> Current Research in Translational Medicine. 64 (2), 83-90 (2016).</li>
<li>Anderson, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Future+challenges+in+the+in+vitro+and+in+vivo+evaluation+of+biomaterial+biocompatibility%5BTitle%5D)+AND+%22Regenerative+Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Future challenges in the in vitro and in vivo evaluation of biomaterial biocompatibility.</a> Regenerative Biomaterials. 3 (2), 73-77 (2016).</li>
<li>Chen, Z., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702115003788">Osteoimmunomodulation for the development of advanced bone biomaterials.</a> Materials Today. 19 (6), 304-321 (2016).</li>
<li>Ono, T., Takayanagi, H. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28647888">Osteoimmunology in bone fracture healing.</a> Current Osteoporosis Reports. 15 (4), 367-375 (2017).</li>
<li>Tsiridis, E., Upadhyay, N., Giannoudis, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+aspects+of+fracture+healing%3A+Which+are+the+important+molecules%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Injury%22%5BJournal%5D)">Molecular aspects of fracture healing: Which are the important molecules?</a> Injury. 38, S11-S25 (2007).</li>
<li>Velasco, M. A., Narvaez-Tovar, C. A., Garzon-Alvarado, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design%2C+materials%2C+and+mechanobiology+of+biodegradable+scaffolds+for+bone+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22BioMed+Research+International%22%5BJournal%5D)">Design, materials, and mechanobiology of biodegradable scaffolds for bone tissue engineering.</a> BioMed Research International. 2015, 729076(2015).</li>
<li>Bastian, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Systemic+inflammation+and+fracture+healing%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Leukocyte+Biology%22%5BJournal%5D)">Systemic inflammation and fracture healing.</a> Journal of Leukocyte Biology. 89 (5), 669-673 (2011).</li>
<li>El-Jawhari, J. J., Jones, E., Giannoudis, P. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+roles+of+immune+cells+in+bone+healing%3B+what+we+know%2C+do+not+know+and+future+perspectives%5BTitle%5D)+AND+%22Injury%22%5BJournal%5D)">The roles of immune cells in bone healing; what we know, do not know and future perspectives.</a> Injury. 47 (11), 2399-2406 (2016).</li>
<li>Changi, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biocompatibility+and+immunogenicity+of+elastin-like+recombinamer+biomaterials+in+mouse+models%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Materials+Research.+Part+A%22%5BJournal%5D)">Biocompatibility and immunogenicity of elastin-like recombinamer biomaterials in mouse models.</a> Journal of Biomedical Materials Research. Part A. 106 (4), 924-934 (2018).</li>
<li>Laczko, J., Levai, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+differential+staining+method+for+semi-thin+sections+of+ossifying+cartilage+and+bone+tissues+embedded+in+epoxy+resin%5BTitle%5D)+AND+%22Mikroskopie%22%5BJournal%5D)">A simple differential staining method for semi-thin sections of ossifying cartilage and bone tissues embedded in epoxy resin.</a> Mikroskopie. 31 (1-2), 1-4 (1975).</li>
<li>Nakayama, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polarized+osteoclasts+put+marks+of+tartrate-resistant+acid+phosphatase+on+dentin+slices--a+simple+method+for+identifying+polarized+osteoclasts%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">Polarized osteoclasts put marks of tartrate-resistant acid phosphatase on dentin slices--a simple method for identifying polarized osteoclasts.</a> Bone. 49 (6), 1331-1339 (2011).</li>
<li>Deguchi, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+model+of+bone+to+facilitate+measurement+of+adhesion+forces+and+super-resolution+imaging+of+osteoclasts%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">In vitro model of bone to facilitate measurement of adhesion forces and super-resolution imaging of osteoclasts.</a> Scientific Reports. 6, 22585(2016).</li>
<li>Epstein, N. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+analysis+of+noninstrumented+posterolateral+lumbar+fusions+performed+in+predominantly+geriatric+patients+using+lamina+autograft+and+beta+tricalcium+phosphate%5BTitle%5D)+AND+%22Spine+Journal%22%5BJournal%5D)">An analysis of noninstrumented posterolateral lumbar fusions performed in predominantly geriatric patients using lamina autograft and beta tricalcium phosphate.</a> Spine Journal. 8 (6), 882-887 (2008).</li>
<li>Epstein, N. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Beta+tricalcium+phosphate%3A+observation+of+use+in+100+posterolateral+lumbar+instrumented+fusions%5BTitle%5D)+AND+%22Spine+Journal%22%5BJournal%5D)">Beta tricalcium phosphate: observation of use in 100 posterolateral lumbar instrumented fusions.</a> Spine Journal. 9 (8), 630-638 (2009).</li>
<li>Kallai, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microcomputed+tomography-based+structural+analysis+of+various+bone+tissue+regeneration+models%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Protocols%22%5BJournal%5D)">Microcomputed tomography-based structural analysis of various bone tissue regeneration models.</a> Nature Protocols. 6 (1), 105-110 (2011).</li>
<li>Lo, D. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Repair+of+a+critical-sized+calvarial+defect+model+using+adipose-derived+stromal+cells+harvested+from+lipoaspirate%5BTitle%5D)+AND+%22Jove-Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Repair of a critical-sized calvarial defect model using adipose-derived stromal cells harvested from lipoaspirate.</a> Jove-Journal of Visualized Experiments. (68), (2012).</li>
<li>Gosain, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Osteogenesis+in+calvarial+defects%3A+contribution+of+the+dura%2C+the+pericranium%2C+and+the+surrounding+bone+in+adult+versus+infant+animals%5BTitle%5D)+AND+%22Plastic+and+Reconstructive+Surgery%22%5BJournal%5D)">Osteogenesis in calvarial defects: contribution of the dura, the pericranium, and the surrounding bone in adult versus infant animals.</a> Plastic and Reconstructive Surgery. 112 (2), 515-527 (2003).</li>
<li>Levi, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dura+mater+stimulates+human+adipose-derived+stromal+cells+to+undergo+bone+formation+in+mouse+calvarial+defects%5BTitle%5D)+AND+%22Stem+Cells%22%5BJournal%5D)">Dura mater stimulates human adipose-derived stromal cells to undergo bone formation in mouse calvarial defects.</a> Stem Cells. 29 (8), 1241-1255 (2011).</li>
<li>Wang, J., Glimcher, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+matrix-induced+osteogenesis+in+rat+calvarial+bone+defects%3A+II.+Origins+of+bone-forming+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Calcified+Tissue+International%22%5BJournal%5D)">Characterization of matrix-induced osteogenesis in rat calvarial bone defects: II. Origins of bone-forming cells.</a> Calcified Tissue International. 65 (6), 486-493 (1999).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Hier, laten we een multidisciplinaire aanpak voor de preklinische beoordeling van biocompatibiliteit voor representatieve biomaterialen ontwikkeld voor bot regeneratie en reparatie. We testten de reacties van OBs, OCs, en de helende reactie van in vivo in een kritische bot defect model in muizen, alsmede in vitro en in vivo immuunrespons. We gericht om aan te tonen hoe de testen werken en de gegevens en conclusies die zijn afgeleid van het onderzoek van de biomaterialen samen te vatten. We late...

Bot reparatie is een complex proces dat met de vorming van het hematoom, ontsteking begint, callus vorming en vervolgens het remodelleren van1,2. Bot regeneratie potentiële is echter beperkt tot de omvang van de bot fractuur1,3. Bijvoorbeeld grote botbreuken, veroorzaakt door trauma, kanker of osteoporose kunnen niet genezen en non-adhesie botbreuken worden genoemd. Deze letsels bot vereisen vaak behandeling ter bevordering van gezonde fysiologische bot reparatie en regeneratie. Momenteel, autograft en allograft bot transplantatie is de aanpak van keuze4 met 2,2 miljoen bot vervanging procedures jaarlijks5. Hoewel deze procedures een hoog slagingspercentage hebben, kunnen er complicaties, bijvoorbeeld, beperkte beschikbaarheid van bot, infectie, donor site morbiditeit en afwijzing4. Nieuwe alternatieven voor weefselengineering bot worden gezocht om deze uitdagingen.
Het ontwerp van biomaterialen op basis van natuurlijke of synthetische polymeren, Biokeramiek of metalen in combinatie met cellen en bioactieve moleculen is op de stijging-6. Ons huidige begrip van fysiologische bot genezing en genezing in de context van biomaterialen is afhankelijk van meerdere factoren zoals de mechanische eigenschappen en meerdere lokale en systemische factoren, met inbegrip van cellen uit de omloop en de breuk site7 ,8,9. Biomaterialen voor bot regeneratie gericht op de bevordering van osteogenicity en Osseointegratie10 en zijn een ideale biocompatibel, biologisch afbreekbaar en poreuze (bevordering van cel migratie, zuurstof en voedingsstoffen). Ze moeten ook sterk genoeg ter ondersteuning van de site van de fractuur ter verlichting van de pijn. Daarnaast zijn inflammatoire factoren vereist het helende proces in te leiden. Echter als de biomaterial buitensporige ontstekingen en allergische reacties induceert, kan dit beperken of hinderen van bot genezing11,12. Een interdisciplinaire benadering is dus nodig om te evalueren van biomaterialen ontwikkeld voor bot reparatie.
In deze studie presenteren wij een preklinische evaluatie van representatieve materialen, 1) Orthovita Vitoss schuim die een commercieel beschikbare poreus Bottransplantatievervanging bestaande uit tricalciumfosfaat is samengesteld uit nanometer middelgrote pure β-tricalciumfosfaat fosfaat (β-TCP) deeltjes en boviene collageen Type 1 (C) (β-TCP/C schuim) en 2) β-TCP schijven. Hier, we illustreren biocompatibiliteit testen van deze primaire osteoblast (OB) met biomaterialen en osteoclast (OC) testen, een in vivo model van bot reparatie, immunologische eenbeoordeling bestaande uit in vitro T lymfocyten proliferatie en cytokine productie, en in vivo immunogeniciteit en allergeniteit, als eerder gemeld13.

<table><tbody><tr><td>Biomaterialen</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>&beta;-tricalciumfosfaat schijven (&beta;-TCP, 14 mm)</td><td></td><td></td><td>Schijven werden gesinterd in een vuurvaste oven bij een temperatuur van 1150 &deg;C. Een gedetailleerde beschrijving van de productie is te vinden in Zimmer et al (doi: 10.1002/jbm.a.34639). Samples werden UV-belicht (15 min voor elke kant) voordat ze in celculturen werden gebruikt.</td></tr><tr><td>Orthovita Vitoss foam (&beta;-TCP/C foam)</td><td>Orthovita</td><td>2102-1405</td><td></td></tr><tr><td>Muis osteoblasten cultuur</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Alizarin Red S</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A5533</td><td></td></tr><tr><td>ALP assay buffer (2x) pH 10.4</td><td></td><td></td><td>Los 200 mM glycine, 2 mM magnesiumchloride, 2 mM zinkchloride op in ultrapuur water en pas aan tot pH 10.</td></tr><tr><td>Botengroeimedium (BGM)</td><td></td><td></td><td>&alpha;-MEM + 10% hitte-geïnactiveerd FBS + 1% penicilline/streptomycine</td></tr><tr><td>Cellyse buffer: CyQuant cellyse buffer 20x concentraat</td><td>Thermo Scientific</td><td>C7027</td><td>Verdun de geconcentreerde cellyse buffer stock 20-voudig in ultrapuur water.&nbsp;</td></tr><tr><td>Celviabiliteitsreagens: Presto Blue celviabiliteitsreagens</td><td>Invitrogen, Thermo Fisher Scientific</td><td>A13261</td><td></td></tr><tr><td>Collageenase type IV uit clostridium histolyticum</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C5138</td><td></td></tr><tr><td>DC-eiwit assay kit II</td><td>Bio Rad</td><td>5000112</td><td>DC-eiwit assay kit bevat reagens A, reagens B, reagens S en BSA voor de referentiestandaard. Voor reagens A', voeg 20 &micro;L reagens S toe aan 1000 &micro;L reagens A.&nbsp;</td></tr><tr><td>Dimethylsulfoxide (DMSO)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D8418</td><td>Sterischeel DMSO voor gebruik.&nbsp;</td></tr><tr><td>Dispase II (neutrale protease, graad II)</td><td>Roche</td><td>4942078001</td><td></td></tr><tr><td>EnzCheck Fosfatase Assay Kit voor alkalische fosfatase activiteit&nbsp;</td><td>Invitrogen, Thermo Fisher Scientific</td><td>E12020</td><td>EnzCheck Fosfatase Assay Kit bevat 6,8-difluoro-4-methylumbelliferylfosfaat (DiFMUP), N,N-dimethylformamide en 6,8-difluoro-7-hydroxy-4-methylcoumarine (DiFMU).&nbsp;</td></tr><tr><td>Fetaal bovien serum (FBS)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>F7524</td><td></td></tr><tr><td>Formaline oplossing neutraal gebufferd 10%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>HT501128</td><td></td></tr><tr><td>Glycine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G8898</td><td></td></tr><tr><td>Hexadecylpyrdinium (cetylpyridine) chloride monohydraat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C9002</td><td></td></tr><tr><td>L-Ascorbinezuur 2-fosfaat sesquimagnesiumzout hydraat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A8960</td><td></td></tr><tr><td>Magnesiumchloride hexahydraat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M2670</td><td></td></tr><tr><td>MEM alpha medium (&alpha;-MEM)</td><td>Gibco Life Technologies&nbsp;</td><td>11900-073</td><td></td></tr><tr><td>Osteogene mineralisatie medium (MM)</td><td></td><td></td><td>&alpha;-MEM + 10% hitte-geïnactiveerd FBS + 1% penicilline-streptomycine + 50 &micro;g/mL ascorbinezuur + 5 mM &beta;-glycerofosfaat</td></tr><tr><td>Penicilline-streptomycine&nbsp;&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P4333</td><td></td></tr><tr><td>Fosfaatgebufferde saline 1x (PBS) pH 7.4</td><td>Gibco, Thermo Fisher Scientific&nbsp;</td><td>10010023</td><td></td></tr><tr><td>Sigmafast BCIP/NBT</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>B5655</td><td></td></tr><tr><td>Trypsine-EDTA (0,5%), geen fenolrode (10x)</td><td>Gibco, Thermo Fisher Scientific&nbsp;</td><td>15400054</td><td>Verdun de geconcentreerde stockoplossing 10-voudig in 1x PBS.&nbsp;</td></tr><tr><td>Tween20</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P1379</td><td></td></tr><tr><td>Ultrapuur water: Cell cultuur water pyrogeenvrij</td><td>VWR</td><td>L0970-500</td><td></td></tr><tr><td>Wasbuffer</td><td></td><td></td><td>Voeg 0,05% Tween20 toe aan 1x PBS.</td></tr><tr><td>Zinkchloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>1.08816</td><td></td></tr><tr><td>&beta;-Glycerofosfaat dinatriumzout hydraat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G5422</td><td></td></tr><tr><td>24-well suspensie cultuur plaat</td><td>Greiner bio-one</td><td>662102</td><td></td></tr><tr><td>24-well weefsel cultuur plaat</td><td>Greiner bio-one</td><td>662160</td><td></td></tr><tr><td>50 mL conische buis</td><td>Greiner bio-one</td><td>227261</td><td></td></tr><tr><td>96-well zwarte plaat</td><td>Greiner bio-one</td><td>655076</td><td></td></tr><tr><td>96-well transparante plaat</td><td>Greiner bio-one</td><td>655001</td><td></td></tr><tr><td>Centrifuge: VWR Mega Star 600R</td><td>VWR</td><td></td><td></td></tr><tr><td>CO2-Incubator: HeraCell 240</td><td>Thermo Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cryovial 2 mL</td><td>Greiner bio-one</td><td>122263</td><td></td></tr><tr><td>Eenmalig filterunit FP30/0.2 CA-S</td><td>GE Healthcare Life Sciences Whatman</td><td>10462200</td><td>Voor steriele filtratie van enzymoplossing.</td></tr><tr><td>Flatbed scanner: Epson Perfection 1200 Photo</td><td>Epson</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Infinite M200 Pro microplaat lezer</td><td>Tecan</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Microcentrifugebuis: Eppendorfbuis safe-lock 0,5 mL</td><td>VWR</td><td>20901-505</td><td></td></tr><tr><td>Microcentrifugebuis: Eppendorfbuis safe-lock 1,5 mL</td><td>VWR</td><td>21008-959</td><td></td></tr><tr><td>Shaker Swip (orbitaal en horizontaal)&nbsp;</td><td>Edmund Buehler&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Schuddende incubator GFL3032</td><td>GFL&nbsp;</td><td>3032</td><td></td></tr><tr><td>Eenmalige pijp: serumpijp</td><td>Greiner bio-one</td><td>612301</td><td></td></tr><tr><td>Steriele instrumenten (schaar, pincet, gebogen forceps)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Weefselcultuur plaat (10 cm)</td><td>Greiner bio-one</td><td>664960</td><td></td></tr><tr><td>Muis osteoblast-osteoclast co-cultuur</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1&alpha;,25-Dihydroxyvitamin D3</td><td>Sigma-Aldrich</td>

biologische verenigbaarheid profiel op biomaterialen voor bot regeneratie

Biological Compatibility Profile on Biomaterials for Bone Regeneration

Grote non-adhesie botbreuken zijn een belangrijke uitdaging in de orthopedische chirurgie. Hoewel de auto- en allogene bottransplantaten uitstekend geschikt zijn voor de genezing van dergelijke laesies, zijn er mogelijke complicaties met hun gebruik. Dus, materiële wetenschappers ontwikkelen synthetische, biocompatibel biomaterialen om deze problemen. In deze studie presenteren wij een multidisciplinair platform voor de evaluatie van biomaterialen voor bot reparatie. We expertise uit bot biologie en immunologie te ontwikkelen van een platform met inbegrip van in vitro osteoclast (OC) en osteoblast (OB) testen en in vivo Muismodellen van bot reparatie, immunogeniciteit en allergeniciteit gecombineerd. We laten zien hoe uit te voeren van de experimenten, het samenvatten van de resultaten, en het verslag over biomaterial biocompatibiliteit. In het bijzonder, we getest OB levensvatbaarheid, differentiatie, en mineralisatie en OC levensvatbaarheid en differentiatie in de context van β-tricalciumfosfaat fosfaat (β-TCP) schijven. We zijn ook getest met een β-TCP/collageen (β-TCP/C) schuim die een commercieel beschikbare materiaal gebruikte klinisch voor bot reparatie in een kritische en middelgrote calvarial bot defect muismodel om te bepalen van de effecten op de vroege fase van het bot genezing. We geëvalueerd in parallelle experimenten, immuun en allergische reacties in muizen. Onze aanpak genereert een profiel van de biologische verenigbaarheid van een bot-biomaterial met een aantal parameters nodig voor het voorspellen van de biocompatibiliteit van biomaterialen gebruikt voor bot genezing en het herstel bij patiënten.

Om te beoordelen van β-TCP voor de doeltreffendheid ervan als een biomaterial voor bot reparatie, we gebruikten in vitro en in vivo screeningmethoden. Ten eerste, we gemeten de OB-reacties op de schijven van de β-TCP vergeleken met basislijn middellange alleen besturingselementen. Figuur 2 toont de levensvatbaarheid van de OB naar aanleiding van β-TCP schijven op 7 en 14 dagen van cultuur. Levensvatbaarheid van de cellen gemeten vanaf metabo...

Het aantal nieuwe biomaterialen ontworpen voor het herstellen van grote bot laesies groeit voortdurend met als doel het verbeteren bot genezing en het overwinnen van de complicaties geassocieerd met bot transplantatie. Hier presenteren we een multidisciplinaire strategie voor preklinische biocompatibiliteit testen van biomaterialen voor bot reparatie.

Biologische verenigbaarheid profiel op biomaterialen voor bot regeneratie

Large non-union bone fractures are a significant challenge in orthopedic surgery. Although auto- and allogeneic bone grafts are excellent for healing such ...

Deze methoden kunnen helpen bij het beantwoorden van de belangrijkste vragen op het gebied van biomaterialen. Vooral voor botregeneratie. Ze worden gebruikt om de effectiviteit van biomaterialen en potentiële immuunreacties te evalueren.Het belangrijkste voordeel van dit multidisciplinaire platform is dat het een reeks parameters biedt voor het voorspellen van biocompatibiliteit van biomaterialen die worden gebruikt voor botreparatie. De implicaties van deze in vitro en in vivo bottechnieken reiken tot andere botaandoeningen. Vanwege de noodzaak van preklinische screening van nieuwe orthopedische biomaterialen.De dermatologische methodologie kan inzicht geven in biomaterialen voor botgenezing, het kan ook worden toegepast op biomateriële beoordelingen voor andere klinische indicaties. Aspirate cultuurmedium van primaire osteoblasten 14 dagen na de toevoeging van osteogeen mineralisatiemedium. Spoel twee maal af met 0,5 milliliter 1X PBS.Bevestig vervolgens de cellen door 0,5 milliliter van 10% gebufferde formaline oplossing toe te voegen en 10 minuten bij kamertemperatuur uit te broeden. Na 10 minuten, aspirate de 10%gebufferd formaline met een single-use pipet en was twee keer met 0,5 milliliter ultrazuiver water. Voeg vervolgens 250 microliters van 40 millimolar Alizarin Red S kleuroplossing toe aan de vaste osteoblasten.En de plaat 10 minuten lang op kamertemperatuur incubeer maken op een shaker met 100 shakes per minuut. Na de incubatie met kleuroplossing, aspirate de kleuroplossing met een single-use pipet en spoel met een milliliter ultrazuiver water. Herhaal deze stap vijf tot 10 keer totdat de spoeloplossing vrijkomt om niet-specifieke vlekken te verwijderen.Na het aspirating van de laatste was, voeg een milliliter koude PBS. En de plaat 10 minuten lang op kamertemperatuur incubeer maken op een shaker. Breng vervolgens de gekleurde tricalciumfosfaatschijven over naar een nieuwe put en scan de platen met een flatbedscanner om mineralisatie vast te leggen.Voeg na het vastleggen van de afbeelding 250 microliters van 10% cetylpyridiniumchlorideoplossing toe en schud gedurende 15 minuten om de Alizarin Red S-kleurstof te extraheren. Breng vervolgens de oplossing van de putten over naar afzonderlijke buizen van 1,5 milliliter en centrifuge op 17,000 x g gedurende vijf minuten bij kamertemperatuur. Verdun het extract met 10%cetylpyridiniumchlorideoplossing bij een verdunningsrantsoen van 1:10 tot 1:20 in een buis van 1,5 milliliter.Breng vervolgens 300 microliter van elk verdund monster over in de putten van de 96-putplaat. Neem twee lege putten op die slechts 10% cetylpyridiniumchloride bevatten. Bereid vervolgens zeven Alizarin Red S-referentienormen voor, variërend van 4 400 micromolar door 40 milliomolar Alizarin Red S-kleuroplossing te verdunnen met 10% cetylpyridiniumchlorideoplossing om een standaardcurve te genereren.Laad 300 microliter van elke standaard in de plaat. Lees ten slotte de absorpties van de monsters, blanks en referentienormen op 520 nanometer. Isoleer beenmerg osteoplast precursoren van de femurs en scheenbeen van een geëuthanaseerde muis met behulp van steriele schaar om de benen te verwijderen uit het lichaam op het heupgewricht.Snijd de ledematen aan de knie- en enkelgewrichten en verwijder het zachte weefsel met steriele scalpel en tangen. Snijd de epifyses af. Steek een 27-meter naald bevestigd aan een spuit gevuld met een milliliter botgroeimedium in het lumen en spoel het merg in een zes centimeter steriele petrischaal.Na het herhalen van dit voor alle femurs en tibiae, breng de celsuspensie naar een 50 milliliter conische buis. Was de zes centimeter petrischaal met vijf milliliter botgroeimedium en breng het over op dezelfde 50 milliliter conische buis. Centrifuge op 350 x g bij vier graden Celsius gedurende vijf minuten.Na centrifugatie opnieuw opschorten van de cellen in een milliliter per put van osteoclast differentiatie medium. Een BALB / c muis biedt voldoende aantallen osteoclast precursoren voor een 24-well cultuur plaat. Voeg primaire osteoblasten die in botgroeimedium zijn opgehangen aan het biomateriaal en de controles op 8,8*10^4 cellen per vierkante centimeter.Hier worden bètatricalciumfosfaatschijven, gecontroleerd runderbeen en weefselkweekplastic gebruikt. Incubeer bij 37 graden Celsius in vijf procent kooldioxide gedurende 24 uur. Voeg na 24 uur vers geïsoleerde beenmergoclastvoor precursoren en osteoclastendimiddel toe aan de gekweekte primaire osteoblasten en keer terug naar de couveuse voor vijf dagen cultuur bij 37 graden Celsius bij vijf procent kooldioxide.Vervang het medium om de dag door vers bereide osteoclast differentiatiemedium. Dan vlek osteoclasten voor tartraat resistente zuurfosfatase om differentiatie te evalueren. Scheer de hoofdhuid van een verdoofde acht weken oude BALB/c muis en maak het oppervlak schoon met 7,5% povidone jodiumoplossing en 70% ethanol.Bedek de ogen met oogheelkundige zalf om te voorkomen dat drogen tijdens de procedure. Zorg voor een passend niveau van anesthesie door gebrek aan een reactie op een teen en staart snuifje. Dan na het maken van een middellijn sagittale incisie verwijder de paracranium bindweefsel boven de juiste pariëtale bot door schrapen met een scalpel.Gebruik vervolgens een steriele tandtrefine met een diameter van vier millimeter bij 2000 rotaties per minuut om een kritisch defect in het rechter pariëtale bot te creëren. Irrigeer het gebied voortdurend met steriele zoutoplossing terwijl het juiste pariëtale bot wordt opgevallen en de ectocortext en sommige endocortex doorsnijdt. Om schade aan de Dera Mater te voorkomen, gebruikt u een kleine periosteallift om de resterende endocortex te doorbreken.Gebruik vervolgens tangen om het calvariale bot voorzichtig op te tillen en te verwijderen. Het resulterende defect moet cirkelvormig zijn en ongeveer 3,5 millimeter in diameter. Vul vervolgens het calvariale defect met bètatricalciumfosfaatcollageenschuim, voorgekookt in steriele PBS.Om het biomateriaal op zijn plaats te houden, breng 0,5 microliter weefsellijm aan het einde van het defect op twee tegenovergestelde punten. Sluit vervolgens de huid met een niet-ondreerbare hechting. Plaats een verdoofde muis op zijn rug, scheer de buikbont en maak het geschoren oppervlak schoon met 7,5% povidone jodiumoplossing en 70% ethanol.Na het maken van een acht millimeter lange middellijn incisie door de huid langs de linea alba van de buik, implantaat PBS doorweekt biomateriaal onder de huid. Hecht vervolgens de huid met een niet-onabsorbare hechting. Acht weken na de implantatie, de implantatieplaats wegvoeren met omringend weefsel van de geëuthanaseerde muis.Dit beeld toont aan dat de groei op bèta tricalciumfosfaatschijven die in open staven worden getoond geen osteoblast levensvatbaarheid in vergelijking met de groei op weefselcultuur plastic op zeven en 14 dagen van de cultuur. Gekweekte osteoblasten werden na 14 dagen bevlekt met Alizarin Red S. Mineralisatie was hoger voor mineralisatie medium controles in vergelijking met osteoblasten gekweekt in medium alleen.En op bèta tricalciumfosfaatschijven in suspensiecultuurputten. Wanneer een chirurgisch geïnduceerd calvariaaldefect van cruciaal formaat leeg bleef, werd een dunne laag waargenomen die het gehele defect bedekte, maar er was geen significante botvorming aanwezig na 12 weken na de operatie. Wanneer het defect daarentegen bètatricalciumfosfaatcollageschuim bevatte, overbrugden schuimresten omringd door dicht vezelig weefsel, waaronder sommige bloedvaten en ontstekingscellen, het defectgebied zonder bewijs van botvorming.Na onderhuidse bètatricalciumfosfaatcollageen schuim implantatie, een ontstekingsreactie met vreemde lichaam gigantische cellen werd waargenomen op hematoxylin en Eosin-gekleurde secties een bewijs van fibrose op trilchrome masson's gekleurde secties op acht weken. In tegenstelling, de implantatie site van de sham controles had minimale ontsteking en geen fibrose. Tijdens een poging tot deze procedure is het belangrijk om nauwkeurige en reproduceerbare notching van het calvarium te doen zonder het dier pijn te doen.Na deze procedure andere methoden zoals osteoclast differentiaties testen en hoge doorvoer in peritoneale immuunmodellen kunnen worden voorgevormd om aanvullende vragen te beantwoorden, zoals osteoclast's reactie op biomaterialen en het type van immuunrespons.

biological-compatibility-profile-on-biomaterials-for-bone-regeneration

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Een verbeterde methode om te testen botverankeringsmiddel mechanisch kandidaat implantaatoppervlakken wordt gepresenteerd. Deze werkwijze maakt aanpassing van de verstoring kracht, loodrecht of parallel aan het vlak van het oppervlak van het implantaat, en een nauwkeurige manier om de verstoring krachten over naar een exacte peri-implantaat regio.

Een verbeterde mechanische testmethode te beoordelen Bone-implantaat Anchorage

We beschrijven hier hoe-bone geconditioneerd medium (BCM) voor te bereiden en te testen zijn activiteit in vitro.

Bone Geconditioneerd Medium: Voorbereiding en Bioassay

Een stapsgewijs generiek proces voor het creëren van een botachtig sjabloon met geconstrueerde microkanalen wordt gepresenteerd. Hoge absorptie- en retentiecapaciteiten van het sjabloon worden aangetoond door capillaire actie via microkanalen.

Onderscheidend capillaire actie van Micro-kanalen in Bone-achtige sjablonen kunnen verbeteren Aanwerving van Cellen voor Herstel van de Grote Bony Defect

Biomaterialen doped met bot morfogenetische eiwit 2 (BMP2) zijn gebruikt als een nieuwe therapeutische strategie om non-adhesie botbreuken genezen. Om te overwinnen bijwerkingen als gevolg van een oncontroleerbare release van de factor, stellen wij voor een nieuwe strategie aan site-direct immobiliseren de factor, waardoor materialen met verbeterde mogelijkheden voor osteogenic.

Plaats-geleide immobilisatie van bot morfogenetische proteïne 2 op vaste oppervlakken door klik chemie

Hier presenteren we een protocol om te evalueren van mondelinge biofilm vorming op titanium en zirconia materialen voor tandheelkundige prothese abutments, met inbegrip van de analyse van de levensvatbaarheid van de bacteriële cellen en morfologische kenmerken. Een in situ -model die samenhangen met krachtige microscopie technieken wordt gebruikt voor de analyse orale biofilm.

Mondelinge Biofilm vorming op verschillende materialen voor tandheelkundige implantaten

We introduceren drie methoden van directe kweek, directe blootstellingscultuur en blootstellingscultuur voor het evalueren van de in vitro cytocompatibiliteit van biologisch afbreekbare implantaatmaterialen. Deze in vitro methoden bootsen verschillende in vivo cel-implantaat interacties na en kunnen worden toegepast om verschillende biologisch afbreekbare materialen te bestuderen.

Directe en indirecte kweekmethoden voor het bestuderen van biologisch afbreekbare implantaatmaterialen in vitro

In deze studie beschrijven we methoden voor decellularisatie, fysieke karakterisering, beeldvorming en in vivo implantatie van plantaardige biomaterialen, evenals methoden voor celzaaiing en differentiatie in de steigers. De beschreven methoden maken het mogelijk om plantaardige biomaterialen te evalueren voor toepassingen op het gebied van botweefseltechnologie.

Gedecellulariseerde van appel afgeleide steigers voor botweefselengineering in vitro en in vivo

Het voorgestelde protocol behelst een globale aanpak om botvorming in het kader van botregeneratie te beoordelen met behulp van multimodale analyses. Het heeft tot doel kwalitatieve en kwantitatieve informatie te verstrekken over de vorming van nieuw bot, waardoor de nauwkeurigheid en validiteit van basis- en preklinisch onderzoek wordt verbeterd.

Uitgebreide karakterisering van weefselmineralisatie in een ex vivo model

Deze studie stelde een model voor een half-segmentaal defect bij ratten op om de mechanische en osteogene prestaties van botsubstitutiematerialen onder dragende omstandigheden te evalueren zonder gebruik van interne of externe fixatie.

Half-segmentaal diafysaire botdefectmodel bij ratten voor het evalueren van botsubstitutieprestaties in dragende gebieden

We stellen een protocol voor voor het beoordelen van botregeneratie op verschillende hiërarchische niveaus. Deze multimodale aanpak maakt structurele analyse mogelijk over verschillende lengteschalen, waardoor uitdagingen bij de monstervoorbereiding effectief worden aangepakt. Het biedt ook een betrouwbare workflow voor het evalueren van de effectiviteit van biomaterialen bij het bevorderen van botregeneratie.

Multimodale benadering om botregeneratie en steigerprestaties te beoordelen

Leer een multidisciplinaire strategie voor preklinische biocompatibiliteitstesten van biomaterialen voor botregeneratie. Deze methode evalueert effectiviteit en immuunreacties in vitro en in vivo.

Biologische verenigbaarheid profiel op biomaterialen voor bot regeneratie

Meer video's verkennen