Name: Injectie van Hydrogel Biomaterial Steigers naar de hersenen na een beroerte (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-10-01T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 41 s
Description: Leer de injectie van hydrogelsteigers in een fotothrombotisch beroertemodel bij knaagdieren. Deze methode onderzoekt weefselregeneratie en gedragsherstel na een beroerte.

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 erkennen graag de National Institutes of Health en het National Institute of Neurological Disorders and Stroke voor financiering (R01NS079691).

<ol><li>National Center for Health Statistics. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Health%2C+United+States%2C+2015%3A+With+Special+Feature+on+Racial+and+Ethnic+Health+Disparities%22">Health, United States, 2015: With Special Feature on Racial and Ethnic Health Disparities</a>. , U.S. Department of Health and Human Services. Hyattsville, MD. No. 2016-123 (2016).</li>
<li>Benjamin, E. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heart+disease+and+stroke+statistics-2017+update%3A+a+report+from+the+American+Heart+Association%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Heart disease and stroke statistics-2017 update: a report from the American Heart Association.</a> Circulation. 135 (10), 229(2017).</li>
<li>Rosamond, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heart+Disease+and+Stroke+Statistics-2007+update%3A+a+report+from+the+American+Heart+Association+Statistics+Committee+and+Stroke+Statistics+Subcommittee%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Heart Disease and Stroke Statistics-2007 update: a report from the American Heart Association Statistics Committee and Stroke Statistics Subcommittee.</a> Circulation. 115 (5), 69(2017).</li>
<li>Ovbiagele, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Forecasting+the+future+of+stroke+in+the+united+states%3A+A+policy+statement+from+the+American+heart+association+and+American+stroke+association%5BTitle%5D)+AND+%22Stroke%22%5BJournal%5D)">Forecasting the future of stroke in the united states: A policy statement from the American heart association and American stroke association.</a> Stroke. 44 (8), 2361-2375 (2013).</li>
<li>Carmichael, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Themes+and+strategies+for+studying+the+biology+of+stroke+recovery+in+the+poststroke+epoch%5BTitle%5D)+AND+%22Stroke%22%5BJournal%5D)">Themes and strategies for studying the biology of stroke recovery in the poststroke epoch.</a> Stroke. 39 (4), (2008).</li>
<li>Carmichael, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rodent+models+of+focal+stroke%3A+size%2C+mechanism%2C+and+purpose%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroRx%3A+the+journal+of+the+American+Society+for+Experimental+NeuroTherapeutics%22%5BJournal%5D)">Rodent models of focal stroke: size, mechanism, and purpose.</a> NeuroRx: the journal of the American Society for Experimental NeuroTherapeutics. 2 (3), (2005).</li>
<li>Qin, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+adaptive+role+for+BDNF+Val66Met+polymorphism+in+motor+recovery+in+chronic+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">An adaptive role for BDNF Val66Met polymorphism in motor recovery in chronic stroke.</a> Journal of Neuroscience. 34 (7), 2493-2502 (2014).</li>
<li>Fluri, F., Schuhmann, M. K., Kleinshnitz, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Animal+models+of+ischemic+stroke+and+their+application+in+clinical+research%5BTitle%5D)+AND+%22Drug+Design%2C+Development+and+Therapy%22%5BJournal%5D)">Animal models of ischemic stroke and their application in clinical research.</a> Drug Design, Development and Therapy. 9, 3445-3454 (2015).</li>
<li>Talley Watts, L., Zheng, W., Garling, R. J., Frohlich, V. C., Lechleiter, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rose+Bengal+Photothrombosis+by+Confocal+Optical+Imaging+In+Vivo%3A+A+Model+of+Single+Vessel+Stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Rose Bengal Photothrombosis by Confocal Optical Imaging In Vivo: A Model of Single Vessel Stroke.</a> Journal of Visualized Experiments. (100), e52794(2015).</li>
<li>Tuladhar, A., Payne, S. L., Scoichet, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Harnessing+the+potential+of+biomaterials+for+brain+repair+after+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers%22%5BJournal%5D)">Harnessing the potential of biomaterials for brain repair after stroke.</a> Frontiers. 5, 14(2018).</li>
<li>Nih, L. R., Sideris, E., Carmicahel, S. T., Segura, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Injection+of+microporous+annealing+particle+%28MAP%29+hydrogels+in+the+stoke+cavity+reduces+gliosis+and+inflammation+and+promotes+NPC+migration+to+the+lesion%5BTitle%5D)+AND+%22Advance+Materials%22%5BJournal%5D)">Injection of microporous annealing particle (MAP) hydrogels in the stoke cavity reduces gliosis and inflammation and promotes NPC migration to the lesion.</a> Advance Materials. 29 (32), (2017).</li>
<li>Nih, L. R., Gojgini, S., Carmichael, S. T., Segura, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Duel-function+injectable+angiogenic+biomaterial+for+the+repair+of+brain+tissue+following+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Duel-function injectable angiogenic biomaterial for the repair of brain tissue following stroke.</a> Nature Materials. 17, 642-651 (2018).</li>
<li>Cook, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogel-delivered+brain-derived+neurotrophic+factor+promotes+tissue+repair+and+recovery+after+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cerebral+Blood+Flow+%26+Metabolism%22%5BJournal%5D)">Hydrogel-delivered brain-derived neurotrophic factor promotes tissue repair and recovery after stroke.</a> Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 37, 1030-1045 (2017).</li>
<li>Lam, J., Lowry, W. E., Carmichael, S. T., Segura, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Delivery+of+iPS-NPCs+to+the+stroke+cavity+within+a+hyaluronic+acid+matrix+promotes+the+differentiation+of+transplanted+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Advance+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Delivery of iPS-NPCs to the stroke cavity within a hyaluronic acid matrix promotes the differentiation of transplanted cells.</a> Advance Functional Materials. 24, 7053-7062 (2015).</li>
<li>Nih, L. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineered+HA+hydrogel+for+stem+cell+transplantation+in+the+brain%3A+Biocompatibility+data+using+a+design+of+experiment+approach%5BTitle%5D)+AND+%22Data+in+Brief%22%5BJournal%5D)">Engineered HA hydrogel for stem cell transplantation in the brain: Biocompatibility data using a design of experiment approach.</a> Data in Brief. 10, 202-209 (2016).</li>
<li>Carmichael, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+3+Rs+of+Stroke+Biology%3A+Radial%2C+Relayed%2C+and+Regenerative%5BTitle%5D)+AND+%22Neurotherapeutics%22%5BJournal%5D)">The 3 Rs of Stroke Biology: Radial, Relayed, and Regenerative.</a> Neurotherapeutics. 13, 348-359 (2016).</li>
<li>Caicco, M. J., Cooke, M. J., Wang, Y., Tuladhar, A., Morshead, C. M., Shoichet, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+hydrogel+composite+system+for+sustained+epi-cortical+delivery+of+Cyclosporin+A+to+the+brain+for+treatment+of+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Controlled+Release%22%5BJournal%5D)">A hydrogel composite system for sustained epi-cortical delivery of Cyclosporin A to the brain for treatment of stroke.</a> Journal of Controlled Release. 166 (3), 197-202 (2013).</li>
<li>Moshayedi, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Systematic+optimization+of+an+engineered+hydrogel+allows+for+selective+control+of+human+neural+stem+cell+survival+and+differentiation+after+transplantation+in+the+stroke+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Systematic optimization of an engineered hydrogel allows for selective control of human neural stem cell survival and differentiation after transplantation in the stroke brain.</a> Biomaterials. 105, 145-155 (2016).</li>
<li>Lu, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hemodynamic+effects+of+intraoperative+anesthetics+administration+in+photothrombotic+stroke+model%3A+a+study+using+laser+speckle+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Hemodynamic effects of intraoperative anesthetics administration in photothrombotic stroke model: a study using laser speckle imaging.</a> BMC Neuroscience. 18 (10), (2017).</li>
<li>Wiersma, A. M., Winship, I. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Induction+of+Photothrombotic+Stroke+in+the+Sensorimotor+Cortex+of+Rats+and+Preparation+of+Tissue+for+Analysis+of+Stroke+Volume+and+Topographical+Cortical+Localization+of+Ischemic+Infarct%5BTitle%5D)+AND+%22Bio-protocol%22%5BJournal%5D)">Induction of Photothrombotic Stroke in the Sensorimotor Cortex of Rats and Preparation of Tissue for Analysis of Stroke Volume and Topographical Cortical Localization of Ischemic Infarct.</a> Bio-protocol. 8 (10), (2018).</li>
<li>Liang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Region-specific+and+activity-dependent+regulation+of+SVZ+neurogenesis+and+recovery+after+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22PNAS%22%5BJournal%5D)">Region-specific and activity-dependent regulation of SVZ neurogenesis and recovery after stroke.</a> PNAS. 116 (27), 13621-13630 (2019).</li>
<li>Payne, S. L., Anandakumaran, P. N., Varga, B. V., Morshead, C. M., Nagy, A., Shoichet, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+maturation+of+human+iPSC-derived+neuroepithelial+cells+influences+transplant+survival+in+the+stroke-injured+rat+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Engineering+Part+A%22%5BJournal%5D)">In vitro maturation of human iPSC-derived neuroepithelial cells influences transplant survival in the stroke-injured rat brain.</a> Tissue Engineering Part A. 24, 351-360 (2018).</li>
<li>Lee, I. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Delayed+epidural+transplantation+of+human+induced+pluripotent+stem+cell-derived+neural+progenitors+enhances+functional+recovery+after+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Reports%22%5BJournal%5D)">Delayed epidural transplantation of human induced pluripotent stem cell-derived neural progenitors enhances functional recovery after stroke.</a> Science Reports. 7, 1943(2017).</li>
<li>Somaa, F. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Peptide-based+scaffolds+support+human+cortical+progenitor+graft+integration+to+reduce+atrophy+and+promote+functional+repair+in+a+model+of+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Reports%22%5BJournal%5D)">Peptide-based scaffolds support human cortical progenitor graft integration to reduce atrophy and promote functional repair in a model of stroke.</a> Cell Reports. 20, 1964-1977 (2017).</li>
<li>Griffin, D. R., Weaver, W. M., Scumpia, P., Di Carlo, D., Segura, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Accelerated+wound+healing+by+injectable+microporous+gel+scaffolds+assembled+from+annealed+building+blocks%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Accelerated wound healing by injectable microporous gel scaffolds assembled from annealed building blocks.</a> Nature Materials. 14 (7), 737-744 (2016).</li>
<li>Sideris, E. Y., Aaron, C. J., Carmichael, S. T., Segura, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyaluronic+acid+particle+hydrogels+decrease+cerebral+atrophy+and+promote+pro-reparative+astrocyte%2Faxonal+infiltration+in+the+core+after+ischemic+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22bioRxiv%22%5BJournal%5D)">Hyaluronic acid particle hydrogels decrease cerebral atrophy and promote pro-reparative astrocyte/axonal infiltration in the core after ischemic stroke.</a> bioRxiv. , (2019).</li>
<li>Yu, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combinated+Transplantation+of+Neural+Stem+Cells+and+Collagen+Type+I+Promote+Functional+Recovery+After+Cerebral+Ischemia+in+Rats%5BTitle%5D)+AND+%22The+Anatomical+Record%22%5BJournal%5D)">Combinated Transplantation of Neural Stem Cells and Collagen Type I Promote Functional Recovery After Cerebral Ischemia in Rats.</a> The Anatomical Record. 293 (5), 911-917 (2010).</li>
<li>Jin, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transplantation+of+Human+Neural+Precursor+Cells+in+Matrigel+Scaffolding+Improves+Outcome+from+Focal+Cerebral+Ischemia+after+Delayed+Postischemic+Treatment+in+Rats%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cerebral+Blood+Flow+%26+Metabolism%22%5BJournal%5D)">Transplantation of Human Neural Precursor Cells in Matrigel Scaffolding Improves Outcome from Focal Cerebral Ischemia after Delayed Postischemic Treatment in Rats.</a> Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 30 (3), 534-544 (2009).</li>
<li>Gelderblom, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temporal+and+spatial+dynamics+of+cerebral+immune+cell+accumulation+in+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Stroke%22%5BJournal%5D)">Temporal and spatial dynamics of cerebral immune cell accumulation in stroke.</a> Stroke. 40 (5), 1849-1857 (2009).</li>
<li>Wei, L., Erinjeri, J. P., Rovainen, C. M., Woolsey, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Collateral+growth+and+angiogenesis+around+cortical+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Stroke%22%5BJournal%5D)">Collateral growth and angiogenesis around cortical stroke.</a> Stroke. 32 (9), 2179-2184 (2001).</li>
<li>Zhang, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activated+Neural+Stem+Cells+Contribute+to+Stroke-Induced+Neurogenesis+and+Neuroblast+Migration+toward+the+Infarct+Boundary+in+Adult+Rats%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cerebral+Blood+Flow+%26+Metabolism%22%5BJournal%5D)">Activated Neural Stem Cells Contribute to Stroke-Induced Neurogenesis and Neuroblast Migration toward the Infarct Boundary in Adult Rats.</a> Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 24 (4), 441-448 (2004).</li>
</ol>

De auteurs verklaren dat TS een van de oprichters is van Tempo Therapeutics, dat MAP-hydrogels wil commercialiseren.

Hier demonstreren we een gemakkelijk reproduceerbaar, minimaal invasief, permanent beroertemodel en beschrijven we hoe een biomateriaal vijf dagen na de beroerte in het infarct kan worden geïnjecteerd. Het gebruik van de fototrombotische kleurstof Rose Bengal en een 520 nm gecollimeerde laser verbonden met het stereotaxische apparaat geeft ons de mogelijkheid om de slag op de motorische cortex van de muis met verbeterde precisie te positioneren. Vijf dagen na de beroerte is de locatie van het infarct met het oog zichtbaa...

Beroerte is de belangrijkste oorzaak van invaliditeit en de vijfde belangrijkste doodsoorzaak in de Verenigde Staten1. Ongeveer 87% van alle beroertes zijn ischemisch, terwijl een meerderheid van de resterende 13% hemorragisch is2. Een ischemische beroerte wordt gedefinieerd als de blokkering van de bloedstroom in een slagader naar het omliggende weefsel. Deze occlusie resulteert in zuurstofgebrek en daaropvolgende necrose die vaak leidt tot permanente invaliditeit bij overlevende patiënten. Hoewel er een daling is geweest in het sterftecijfer van beroerte3,zal de prevalentie ervan naar verwachting toenemen tot 3,4 miljoen mensen in 20304. Deze toename van gehandicapte overlevenden en de daaruit voortvloeiende economische last heeft geleid tot een push voor beroerte-onderzoek dat zich richt op mechanismen van neuraal herstel. Na een beroerte is er een ontstekingsperiode die leidt tot de vorming van een litteken dat voorkomt dat het necrotische gebied zich uitbreidt. Het gebied rond de necrotische kern wordt "peri-infarct" genoemd en er is een sterk bewijs dat de plasticiteit in deze regio, die verhoogde angiogenese, neurogenese en axonale kieming omvat, direct verband houdt met het waargenomen herstel in diermodellen en mensen5. Omdat er geen in vitro modellen zijn die de complexe interacties na een beroerte goed kunnen repliceren, zijn diermodellen essentieel voor beroerteonderzoek.
Er zijn verschillende in vivo modellen die kunnen worden gebruikt om ischemische beroerte te produceren. Een van de meest voorkomende modellen die bij muizen worden gebruikt, is occlusie van de middelste hersenslagader, of MCAo, door distale of proximale (via intra-arteriële filament) occlusie. Het proximale model, ook bekend als filament MCAo (fMCAo), resulteert meestal in grote ischemische beroertes die overal van 5% tot 50% van de hersenhelft omvatten, afhankelijk van het aantal factoren6. In deze modellen wordt een hechtdraad of filament van de interne halsslagader naar de basis van de middelste hersenslagader (MCA) gebracht en gedurende een bepaalde periode op zijn plaats gehouden. Deze methode voor occlusie, die tijdelijk of permanent kan worden gemaakt, produceert een infarct dat is gecentreerd in het striatum en al dan niet bovenliggende cortex kan omvatten6. De resulterende slaggrootte is zeer variabel en beeldvormingstechnieken, zoals laserdoppler, zijn vereist om de effectiviteit van de procedure bij elke muis te bevestigen. Intra-arteriële of intra-luminale filament occlusie die langer dan 30 minuten duurt, produceert slagen aan de grotere kant van het groottebereik. Sommige onderzoekers hebben zich gericht op kortere filamentocclusietijden, die aanzienlijke experimentele focus en laboratoriumvalidatie vereisen7. Filament MCAo-modellen bij muizen volgen vergelijkbare stadia van celdood, ischemische progressie en vorming van een peri-infarctgebied zoals gezien in gevallen van menselijke beroerte; de grotere beroertes lijken echter meer op de ziektetoestand van kwaadaardige herseninfarcten, die minder vaak voorkomen, minder behandelbare menselijke beroertes6. Ondertussen vereist distale MCA-occlusie een meer betrokken operatie en craniectomie. In dit model wordt het distale deel van de MCA dat langs het oppervlak van de hersenen loopt direct afgesloten met een hechtingsband of cauterisatie. In sommige variaties van de techniek zijn de halsslagaders eenzijdig of tijdelijk bilateraal afgesloten. Een voordeel van de distale MCAo is dat het een corticale slag produceert die minder variabel is in grootte dan het filamentmodel. Het distale model produceert echter een slechtere gedragsoutput als gevolg van transsectie van de externe halsslagader (ECA), wat ook een probleem is met fMCAo6.
Een alternatief beroertemodel dat bekend staat als minder invasief is het fototrombotische (PT) model. Het PT-model resulteert in een goed gedefinieerde locatie van ischemie en is geassocieerd met een hoge overlevingskans8. De techniek is gebaseerd op een lichtgevoelige kleurstof die intraperitoneaal wordt geïnjecteerd en die de intravasculaire foto-oxidatie mogelijk maakt door eenvoudigweg het gewenste weefsel met een licht of laser te bestralen9. Bij excitatie worden zuurstofradicalen gevormd die endotheelschade veroorzaken, die de aggregatie van bloedplaatjes en stolselvorming in het bestraalde gebiedactiveert 8,9. De strakke controle over slaggrootte en -locatie, evenals de hoge reproduceerbaarheid van het PT-model, maakt het ideaal voor het bestuderen van biomaterialen. Hoewel precisie mogelijk wordt gemaakt met behulp van een laser en stereotaxische coördinaten, zijn er enkele nadelen die dit model minder ideaal kunnen maken voor weinig studies. In tegenstelling tot het fMCAo-model kan het PT-beroertemodel niet worden gereperfuseerd. Daarom zouden materialen voor het onderzoeken van neuroprotectieve middelen die specifiek zijn voor schade na reperfusie of de mechanismen na reperfusie hier niet nuttig zijn8. Bovendien wordt door de microvasculaire belediging van het PT-model relatief kleine ischemische penumbra gezien. In plaats daarvan treedt lokaal vasogeen oedeem op, wat niet kenmerkend is voor een menselijke beroerte, waardoor dit model ongewenst is voor preklinische geneesmiddelenstudies gericht op het peri-infarctgebied6,8.
Het algemene doel van biomateriaalstrategieën bij beroerte is om bioactieve stoffen te leveren of om te fungeren als een surrogaat extracellulaire matrix voor de groei van hersenweefsel. Een strategie die we zullen onderzoeken met behulp van onze methoden is om hydrogel rechtstreeks in de beroertekern af te leveren, in tegenstelling tot het peri-infarctweefsel waar veel huidige celtherapieën worden geleverd10. De reden voor deze aanpak is dat levering in het necrotische weefsel in de kern zal voorkomen dat het omliggende gezonde of herstellende weefsel wordt verstoord. We gaan ervan uit dat diffusie van alle actieve stoffen die in het biomateriaal zijn opgenomen, het peri-infarct vanuit de kern kunnen bereiken, vooral omdat we vinden dat de afgifte van hydrogel-biomaterialen de dikte van het gliale litteken vermindert11. Dit is belangrijk omdat is aangetoond dat het peri-infarctgebied neuroplasticiteit vertoont na een beroerte, waardoor het een aantrekkelijk doelwit is. Bovendien kan de levering van een surrogaatmatrix aan de beroertekern worden geladen met angiogene12 of neurogene13 factoren om de vorming van nieuw weefsel te begeleiden, evenals cellen voor de bevalling14. De celafgifte wordt sterk verbeterd door het gebruik van een matrix omdat het cellen beschermt tegen de harde injectiekrachten en de lokale omgeving die aanwezig zijn tijdens de bevalling, en differentiatie en engraftment aanmoedigt15.
Deze injecteerbare therapeutische biomaterialen hebben klinische relevantie in beroertetoepassingen, omdat er momenteel geen medische therapieën zijn die neuronaal herstel na een beroerte stimuleren. De onderliggende neurale circuits die betrokken zijn bij herstel liggen in hersenweefsel dat grenst aan de beroertekern16, terwijl de beroertekern zelf verstoken is van levensvatbaar neuraal weefsel. We verwachten dat het leveren van een biomateriaal in de necrotische beroertekern potentieel heeft om het aangrenzende weefsel te stimuleren in de richting van regeneratieve processen via een aantal eerder genoemde mechanismen, waaronder depotafgifte van groeifactoren13, stimulatie van weefselgroei en bevordering van herstel van de ontwikkeling van hersenweefsel11,12, verandering van immuunresponsen17en levering van van stamcellen afgeleide therapeutica14, 18. Om de mogelijkheid van deze toepassingen effectief te bestuderen, is echter een consistente en reproduceerbare methode nodig voor het induceren van een beroerte en het injecteren van biomaterialen. Het PT-slagmodel maakt gebruik van technieken die nauwkeurige controle bieden over de oriëntatie en locatie van de slag. Een laser die aan het stereotaxische apparaat is bevestigd, leidt oriëntaties en pompen die aan de stereotaxische apparaten zijn bevestigd, regelen de injectiesnelheid van het materiaal zonder dat aanvullende vormen van beeldvorming nodig zijn. Daarom hebben we ervoor gekozen om de methoden te beschrijven voor het uitvoeren van een PT-beroerte in de motorische cortex van muizen en voor het injecteren van biomaterialen in de slagkern. Hier gebruiken we microporeuze gegloeide deeltjes (MAP) hydrogels als biomateriaal voor injectie zonder toegevoegde cellen of groeifactoren. Daarnaast leggen we uit hoe we de hersenen met succes kunnen ophalen met intact biomateriaal en bespreken we immunochemische testen die worden gebruikt om de uitkomst van de beroerte met en zonder injectie van biomaterialen te analyseren.

<table><tbody><tr><td>10% Normal Goat Serum</td><td>VWR</td><td>100504-028</td><td>Voor blokkeringsbuffer</td></tr><tr><td>2-ply alcohol pre pad, Sterile, Medium</td><td>Medline</td><td>MDS090735</td><td></td></tr><tr><td>25uL Hamilton Syringe 702RN, no needle</td><td>Fishcer Scientific</td><td>14824663</td><td>Spuiten gebruikt om biomaterialen te injecteren</td></tr><tr><td>25uL Positive displacement pipette</td><td>Gilson</td><td>M-25</td><td></td></tr><tr><td>2x Beam Expander, 400-650nm</td><td>Thorlabs</td><td>GBE02-A</td><td>Laserstraaluitbreider</td></tr><tr><td>Adjustable Stage Platform</td><td>Kopf Instruments</td><td>901</td><td></td></tr><tr><td>Anti-Glucose Transporter GLUT1 antibody, rabbit</td><td>Abcam</td><td>ab113435</td><td></td></tr><tr><td>Anti-Iba1 Antibody, goat</td><td>abcam</td><td>ab5076</td><td></td></tr><tr><td>BD Vacutainer Safety-Lok Blood Collection Sets. 25G, 12"</td><td>Medsupply</td><td>367294</td><td>Voor perfusies</td></tr><tr><td>BKF12- Matte Black Aluminum Foil</td><td>Thorlabs</td><td>BKF12</td><td>Om alles te bedekken dat reflecteert bij het gebruik van laser.</td></tr><tr><td>Bone Iris Mini Scissors - 3-1/2"</td><td>Sklar surgical instruments</td><td>64-2035</td><td></td></tr><tr><td>C57BL/6 Mice</td><td>Jackson Laboratory</td><td>000664</td><td>8-12 weken oud</td></tr><tr><td>Cage Assembly Rob</td><td>Thorlabs</td><td>ER3-P4</td><td>3" Lang, diameter 6mm, 4 pack - voor het bevestigen van laser aan sterotax</td></tr><tr><td>Carbon Steel Burrs -0.5mm Diameter</td><td>Fine Science Tools</td><td>19007-05</td><td>Voor het maken van een boorgat</td></tr><tr><td>Chromium(III) potassium sulfate dodecahydrate</td><td>VWR</td><td>EM1.01036.0250</td><td></td></tr><tr><td>Compact Controller for pigtailed lasers</td><td>Thorlabs</td><td>CLD1010LP</td><td></td></tr><tr><td>Cotton Swabs</td><td>VWR</td><td>89031-288</td><td></td></tr><tr><td>CP 25 pipette tips</td><td>Gilson</td><td>F148012</td><td></td></tr><tr><td>Donkey anti-goat IgG H&amp;L (488)</td><td>abcam</td><td>ab150129</td><td></td></tr><tr><td>Donkey Anti-rabbit IgG H&amp;L (647)</td><td>abcam</td><td>ab150075</td><td></td></tr><tr><td>Donkey Anti-rat IgG H&amp;L (555)</td><td>abcam</td><td>ab150154</td><td></td></tr><tr><td>EMS DPX Mountant</td><td>Elecron Microscopy Sciences</td><td>13512</td><td>Montageoplossing voor dia's</td></tr><tr><td>EMS Gelatin Powder Type A 300 Bloom</td><td>Electron Microscopy Sciences</td><td>16564</td><td>Voor gelatine coating van dia's</td></tr><tr><td>EMS Paraformaldehyde, Granular</td><td>VWR</td><td>100504-162</td><td>Voor het maken van 45 PFA</td></tr><tr><td>ESD Worstation kit</td><td>Elmstat</td><td>WSKK5324SB</td><td>Nodig voor het opzetten van de laser</td></tr><tr><td>Fiber Bench Wall Plate, unthreaded</td><td>Thorlabs</td><td>HCA3</td><td>Nodig voor het verbinden van laser met Kopf-as</td></tr><tr><td>FiberPort</td><td>Thorlabs</td><td>PAF-X-5-A</td><td>FC/APC&amp; APC, f=4.6mm, 350-700nm, diameter 0.75mm</td></tr><tr><td>Fine Scissors - straight/sharp-blunt/10cm</td><td>Fine Science Tools</td><td>14028-10</td><td></td></tr><tr><td>GFAP Antibody, rat</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>13-0300</td><td></td></tr><tr><td>Heating Plate</td><td>Kopf Instruments</td><td>HP-4M</td><td></td></tr><tr><td>ImmEdge Hydrophobic Barrier Pen</td><td>Vector Laboratories</td><td>H-4000</td><td>Voor het kleuren van dia's</td></tr><tr><td>IMPAC 6-Integrated Multi Patient Anesthesia Center</td><td>VetEquip</td><td>901808</td><td></td></tr><tr><td>Iodine Prep Pads</td><td>Medx Supple</td><td>MED MDS093917H</td><td></td></tr><tr><td>Jewlers Forceps #5</td><td>GFS chemicals</td><td>46085</td><td></td></tr><tr><td>Laser Safety Glasses</td><td>Thorlabs</td><td>LG10B</td><td>Bruine lenzen, 35% zichtbaar licht (ook versies van googles beschikbaar)</td></tr><tr><td>M27-1084 Powerful LED Dual Goose-neck</td><td>United Scope</td><td>LED-11C</td><td></td></tr><tr><td>Medical USP Grade Oxygen</td><td>Airgas</td><td>OX USP250</td><td></td></tr><tr><td>Miltex Adson Dressing Forceps, Disecting-grade</td><td>Intefra Miltex</td><td>V96-118</td><td></td></tr><tr><td>Mini Cord/Cordless Small Animal Trimmer</td><td>Harvard aparatus</td><td>72-6110</td><td></td></tr><tr><td>Mini-pump variable flow</td><td>Thomas Scientific</td><td>70730-064</td><td>Pomp voor perfusies</td></tr><tr><td>Mouse Brain Matrices, Coronal Slices, 1mm</td><td>Kent Scientific</td><td>RBMA-200c</td><td>Voor TTC-sneden</td></tr><tr><td>Mouse Gas Anethesia Head Holder</td><td>Kopf Instruments</td><td>923-B</td><td></td></tr><tr><td>Nanojet Control Box</td><td>Chemyx</td><td>10050</td><td></td></tr><tr><td>Nanojet pump header</td><td>Chemxy</td><td>10051</td><td>Aansluiten op stereotaxisch apparaat voor het injecteren van biomateriaal</td></tr><tr><td>Needle RN 30G PT STY 3, 0.5 inch</td><td>Fishcer Scientific</td><td>NC9459562</td><td></td></tr><tr><td>Non-rupture ear bars 60&ordm;</td><td>Kopf Instruments</td><td>922</td><td></td></tr><tr><td>PBS buffer pH 7.4</td><td>VWR</td><td>97062 338</td><td></td></tr><tr><td>Pigtaled laser 520 nm, 100mW, 5G Pin</td><td>Thorlabs</td><td>LP520-MF100</td><td></td></tr><tr><td>Positive charge glass slides</td><td>Hareta</td><td>AHS90-WH</td><td></td></tr><tr><td>Power engergy meter</td><td>Thorlabs</td><td>PM100D</td><td>Gebruikt om uw mW laseruitvoer te meten</td></tr><tr><td>Puralube Vet Ointment</td><td>Dr. Foster Smith</td><td>9N-76855</td><td></td></tr><tr><td>Rectal Probe Mouse</td><td>kopf Instruments</td><td>Ret-3-ISO</td><td></td></tr><tr><td>Rose Bengal Dye 95%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>330000-5G</td><td></td></tr><tr><td>Shaft Modified 8-32 threaded hole 1/2" depth</td><td>Kopf Instruments</td><td>1770-02</td><td>Voor het aansluiten van laser op stereotaxisch apparaat</td></tr><tr><td>Slim photodiode power sensor</td><td>Thorlabs</td><td>S130VC</td><td>Gebruikt met power energy meter</td></tr><tr><td>SM1-Threaed 30 mm Cage Plate 0.35" thick 2 Retaining</td><td>Thorlabs</td><td>CP02</td><td>Voor het aansluiten van laseruitbreider</td></tr><tr><td>Sol-M U-100 Insuline syringe with 1/2 unit markings 0.5 mL</td><td>VWR</td><td>10002-726</td><td>Om rose bengal te injecteren</td></tr><tr><td>StainTray Slide Staining System</td><td>Simport Scientific</td><td>M920-2</td><td>Voor het kleuren van dia's</td></tr><tr><td>Sterotaxic device</td><td>Kopf Instruments</td><td>940</td><td>

injectie van hydrogel biomaterial steigers naar de hersenen na een beroerte

Injection of Hydrogel Biomaterial Scaffolds to The Brain After Stroke

Beroerte is de belangrijkste oorzaak van invaliditeit en de vijfde belangrijkste doodsoorzaak in de Verenigde Staten. Ongeveer 87% van alle beroertes zijn ischemische beroertes en worden gedefinieerd als de plotselinge verstopping van een vat dat bloed naar de hersenen levert. Binnen enkele minuten na de blokkade beginnen cellen af te sterven en resulteren in onherstelbare weefselschade. De huidige therapeutische behandelingen richten zich op het verwijderen van stolsels of lysis om de reperfusie mogelijk te maken en ernstiger hersenletsel te voorkomen. Hoewel voorbijgaande hersenplasticiteit een deel van het beschadigde weefsel in de loop van de tijd kan redden, blijven aanzienlijke fracties van patiënten achter met neurologische tekorten die nooit zullen verdwijnen. Er is een gebrek aan therapeutische opties om neurologische tekorten veroorzaakt door een beroerte te behandelen, met de nadruk op de noodzaak om nieuwe strategieën te ontwikkelen om deze groeiende patiëntenpopulatie te behandelen. Injecteerbare biomaterialen worden momenteel ontworpen om de plasticiteit van de hersenen te verbeteren en het endogene herstel te verbeteren door de afgifte van actieve stoffen of stamcellen. Een methode om deze benaderingen te testen, is door een knaagdierslagmodel te gebruiken, het biomateriaal in de beroertekern te injecteren en de reparatie te beoordelen. Het kennen van de exacte locatie van de beroertekern is noodzakelijk voor de nauwkeurige behandeling na een beroerte, daarom heeft een beroertemodel dat resulteert in een voorspelbare beroertelocatie de voorkeur om de noodzaak van beeldvorming voorafgaand aan injectie te voorkomen. Het volgende protocol behandelt hoe een fototrombotische beroerte kan worden geïnduceerd, hoe een hydrogel op een gecontroleerde en nauwkeurige manier kan worden geïnjecteerd en hoe de hersenen kunnen worden geëxtraheerd en gecryopteerd terwijl het biomateriaal intact blijft. Daarnaast zullen we belichten hoe dezelfde hydrogelmaterialen kunnen worden gebruikt voor de co-afgifte van stamcellen. Dit protocol kan worden gegeneraliseerd naar het gebruik van andere injecteerbare biomaterialen in de slagkern.

Het doel van deze methode was om aan te tonen hoe biomaterialen in de hersenen kunnen worden geïnjecteerd na een beroerte. Een fototrombotisch model met rose bengal en een 520 nm laser werd gebruikt voor een gecontroleerde oriëntatie van de beroerte laesie in zowel grootte als locatie. Vijf dagen na een beroerte kon het infarct worden gevisualiseerd tijdens de operatie(figuur 1B)en door TTC en beeldvorming van IHC-gekleurde dia's(figuur 2). Een toename van de la...

Beroerte is een wereldwijd probleem met minimale behandelingsopties en geen huidige klinische therapie voor het regenereren van het verloren hersenweefsel. Hier beschrijven we methoden voor het creëren van een nauwkeurige fototrombotische beroerte in de motorische cortex van knaagdieren en daaropvolgende injectie van hydrogel-biomaterialen om hun effecten op weefselregeneratie na een beroerte te bestuderen.

Injectie van Hydrogel Biomaterial Steigers naar de hersenen na een beroerte

Stroke is the leading cause of disability and the fifth-leading cause of death in the United States. Approximately 87% of all strokes are ischemic strokes ...

De reproduceerbare injectie van hydrogel scaffolds in een rododentisch iskemisch beroertemodel maakt de studie mogelijk van hoe materialen en andere geneesmiddelen de hersenherstel, regeneratie en gedragsverbetering beïnvloeden. De belangrijkste voordelen van het gebruik van het fototrombotisch beroertemodel om interacties tussen hersenmaterialen te bestuderen, zijn de reproduceerbare locatie en grootte. Dit maakt het mogelijk om materialen in het beroertecentrum te injecteren zonder beeldvorming.Het fototrombotisch beroertemodel is ontworpen om een relevant model te zijn voor iskemisch beroerte, in een gebied van de hersenen, de motorische cortex, dat vaak wordt getroffen door beroerte bij mensen. En om een relevant gedragsresultaat voor beroerte te bieden, dat is de motorische controle van het ledemaat. Om een kandidaat-therapeutisch middel, zoals een biopolymeerhydrogel, te evalueren.Bevestig een gebrek aan reactie op teenprik bij een verdovingsmuis. Weeg vervolgens de muis om te bepalen hoeveel Rose bengal-kleurstof moet worden geïnjecteerd, en bevestig hem aan een stereotactisch apparaat uitgerust met een laser. Na het scheren en desinfecteren van het chirurgische gebied, gebr

injection-of-hydrogel-biomaterial-scaffolds-to-the-brain-after-stroke

Research

JoVE Journal

Biology

Biologie

Source: Wilson, K.L., et al. Injection of Hydrogel Biomaterial Scaffolds to The Brain After Stroke. J. Vis. Exp. (2020)This video demonstrates the stereotaxic injection of a hydrogel into the stroke core of a post-stroke mouse, highlighting its role in scaffold formation that mimics the extracellular matrix, promotes cellular infiltration, and supports angiogenesis, underscoring its neurotherapeutic potential in stroke recovery.

Stereotactic Injection of Hydrogel into a Post-Stroke Mouse Model

Fibrine matrices bevattende groeifactoren zijn gebruikt om geënte neurale stamcellen behouden in locaties volledig ruggenmerg doorsnijding. Geënte cellen volledig gevuld de laesie holte en gedifferentieerd in meerdere neurale celtypes, waaronder neuronen die axons verlengd gastheer ruggenmerg over lange afstanden.

Bevordering van Survival en differentiatie van neurale stamcellen met fibrine en groeifactor Cocktails na Ernstige Spinal Cord Injury

Dit protocol heeft tot doel de beperking van slechte celaanplanting voor stamcelbehandeling van hartinfarcten te verlichten door het gebruik van een hydrogelsysteem en een op fibrine gebaseerde lijm. Met deze aanpak kan contact tussen cel en weefsel na het infarct worden gehandhaafd, waardoor het therapeutische potentieel van heilzame agentia op de plaats van de blessure wordt vergroot.

Een Hydrogel Construct en fibrine-gebaseerde lijm Aanpak Therapeutics leveren in een Murine myocardinfarct Model.

Om hersenreorganisatie onder pathologische omstandigheden te bestuderen, gebruikten we miniosmotische pompen voor directe eiwitbezorging in de hersenen, waarbij we de bloed-hersenbarrière omzeilden. Trajecttracers worden vervolgens geïnjecteerd om veranderingen in hersenconnectiviteit onder invloed van het eiwit te bestuderen.

Implantatie van mini-osmotische pompen en Levering van Tract Tracers naar Brain Reorganisatie in pathofysiologische omstandigheden Studie

Wij demonstreren de ontwikkeling van zelf geassembleerde, driedimensionale bundels van lengterichting uitgelijnde astrocytic waarin en processen binnen het omhulsel van een roman biomaterial. Deze "levende steigers", het tentoonstellen van micron-schaal diameter nog uitbreiding centimeter lengte, kan dienen als proefnetwerken neurologische mechanismen bestuderen of vergemakkelijken van neuroregeneration door leiding neuronale migratie en/of axonale ontworpen vastloper.

Drie-dimensionale weefsel ontworpen uitgelijnd Astrocyt netwerken vergemakkelijken zenuwstelsel regeneratie te recapituleren Developmental mechanismen

Hierin presenteren wij een protocol voor de 3D cultuur van rat hersenen-afgeleide glia cellen, met inbegrip van astrocyten, oligodendrocyten en microglia. We tonen primaire celculturen, methacrylated hyaluronzuur (HAMA) hydrogel synthese, HAMAphoto-polymerisatie en cel inkapseling en monster verwerking voor confocale en scanning elektronen microscopische beeldvorming.

Verbeterd 3D Hydrogel culturen van primaire gliacellen voor In Vitro modellering van Neuroinflammation

Dit protocol beschrijft fabricage van een celcultuur dat zaaien van de cellen van de stam op een geleidend polymeer steiger voor in vitro elektrische stimulatie en latere in vivo innesteling van de cel van de stam-geplaatste steiger, met behulp van een minimaal invasieve techniek.

Elektrisch geleidend steiger te moduleren en leveren van stamcellen

Stamcelgebaseerde therapie is naar voren gekomen als een efficiënte strategie om gewonde hartweefsels te herstellen na een myocardinfarct. Wij bieden een optimale in vivo toepassing voor stamceltransplantatie met behulp van gelatinehydrogels die enzymatisch met elkaar verbonden kunnen zijn.

Intramyocardtransplantatie van MSC-Loading Injecteerbare Hydrogels na myocardinfarct in een Murine-model

In dit manuscript demonstreren we de bereiding van een biohybride hydrogel bioink met grafeen voor gebruik in perifere tissue engineering. Met behulp van dit 3D-biohybride materiaal wordt het neurale differentiatieprotocol van stamcellen uitgevoerd. Dit kan een belangrijke stap zijn om vergelijkbare biomaterialen naar de kliniek te brengen.

Voorbereiding en karakterisering van op grafeen gebaseerde 3D biohybride hydrogel bioink voor perifere neuro-engineering

Het huidige protocol stelt een glioblastoom (GBM) recidiefpost-resectiemodel vast met behulp van microscopie om het therapeutische effect van een injecteerbare, bioresponsieve hydrogel in vivo te onderzoeken.

Glioblastoom Relapse Post-Resection Model voor therapeutisch hydrogel onderzoek

In deze studie werden zenuwmimetische composiet hydrogels ontwikkeld en gekarakteriseerd die kunnen worden gebruikt om het pro-regeneratieve gedrag van van vet afgeleide stamcellen voor het herstel van ruggenmergletsel te onderzoeken en te benutten.

Ontwikkeling van combinatorische therapieën voor ruggenmergletsel met behulp van stamcelafgifte

Leer de injectie van hydrogelsteigers in een fotothrombotisch beroertemodel bij knaagdieren. Deze methode onderzoekt weefselregeneratie en gedragsherstel na een beroerte.

Injectie van Hydrogel Biomaterial Steigers naar de hersenen na een beroerte

Meer video's verkennen