Методическая статья

Tri-слоистых электропрядения имитировать Родные Артериальная Архитектура использованием поликапролактон, эластин и коллаген: Предварительное исследование

12.2K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/2084

⸱

4 января 2011 г.

 ,  ,  ,  , 
1Department of Biomedical Engineering, Virginia Commonwealth University, 2Department of Anatomy and Neurobiology, Virginia Commonwealth University, 3Department of Cardiovascular Surgery, University Hospital of Geneva

В этой статье

Краткое содержание

Целью данного исследования было имитировать родную три слоистой архитектуры артериальной стенки. Чтобы достичь этого, электропрядения работал с использованием 3-1 (вход-выход) сопла и смеси поликапролактон, эластина и коллагена.

Аннотация

На протяжении родной артерии, коллагена и эластина, играют важную роль, обеспечивая механическую позвоночника, предотвращения разрыва сосуда, а также содействие восстановлению под пульсирующие деформаций. Целью данного исследования было имитировать структуру родного артерии изготовления многослойных electrospun трубопровод состоит из поли (капролактона) (PCL) с добавлением эластина и коллагена со смесями 45-45-10, 55-35 - 10, 65-25-10 PCL-ЭЛАС-COL продемонстрировать механических свойств свидетельствует о родном артериальной ткани, оставаясь при этом способствует регенерации тканей. Всего трансплантатов и отдельные слои были проанализированы с использованием одноосного тестирование на растяжение, динамической податливости, шовный удержания, а также прочность на разрыв. Соответствие результатов показал, что изменения в средней / медиальный слой изменилось общее поведение трансплантата с целыми трансплантата значения соответствия в пределах от 0,8 - 2,8% / 100 мм рт.ст., в то время одноосном результаты показали средний диапазон модуля 2,0 - 11,8 МПа. Оба модуля и соответствие данных, отображаемых значений в пределах родной артерии. Математическое моделирование был реализован, чтобы показать, как изменения в слое жесткость влияет на общее окружное напряжение стены, а так же дизайн помощи для достижения лучших механических сочетание материалов. В целом, результаты показали, что трансплантат может быть разработан, чтобы имитировать три-слоистую структуру путем изменения свойств слоя.

Протокол

  1. До электропрядения, коллаген, от 6 месяцев бычьего кориума, должны быть извлечены при помощи уксусной кислоты основан процесс. Это извлеченный коллаген затем очищают путем последующей серии роспусков, осадки, и диализа. После коллаген лиофилизированный, электропрядения процесс может начаться.
  2. Три материалы массированные: поликапролактон (PCL), эластина (ЭЛАС) и коллагена (СЖ). Эти материалы будут отдельно, растворенных в 1,1,1,3,3,3 гексафтор-2-пропанол (HFP, TCI Америки) в концентрации 100 мг / мл, 200 мг / мл и 70 мг / мл, соответственно.
  3. Материалы смешиваются в пяти различных флаконов сцинтилляционных на объемные отношения 98-2-0 PCL-ЭЛАС-COL (интимы), 45-45-10, 55-35-10, 65-25-10 и PCL-ЭЛАС-COL (СМИ), и 70-0-30 PCL-ЭЛАС-COL (адвентиции).
  4. Для одноосных тестирование на разрыв и индивидуального тестирования соответствия слоя, каждый из материалов индивидуально electrospun, а многослойная сосудистых трансплантатов для взрыва, шовный удержания, а также проверки на соответствие были electrospun от 3 до 1 конфигурации. Одноосное растяжение леса тестирования были плоскими и прямоугольными (2,5 см в ширину х 10,2 см х 0,3 см толщиной) с диаметром 2 мм оправки используется для electrospin отдельные слои и многослойные трансплантаты были слишком малы для штамповки образцов.
  5. Для индивидуальных и многослойные электропрядения, растворы полимеров были загружены в пластиковых 3 мл шприца Becton Dickinson с 18 Gage тупым кончиком иглы, и помещали на шприцевой насос со скоростью диспансера множество. Индивидуальные электропрядения ставки были установлены по 4 мл / ч, в то время как многослойные ставки электропрядения менялись в зависимости от перехода и слой. Расход и объемы были как таковой: интиме был electrospun со скоростью 4 мл / час и объемом 0,5 мл последующим переходом сочетания обоих интимы и медиальной шприцы по 0,2 мл на 2 мл / ч каждый. Интимы шприц только тогда выключайте и медиального слоя было разрешено спина для 0,6 мл в 4 мл / ч следует переход между СМИ и адвентиции по 0,2 мл раствора полимера в 2 мл / ч каждый. Наконец, средства массовой информации была остановлена ​​и адвентиции было разрешено спина для 0,4 мл на 4 мл / час.
  6. Все образцы были сшитые в 50 мМ EDC в течение 18 часов до начала каких-либо испытаний 1.
  7. Одноосное растяжение тестирование проводилось на шести образцах из одного листа electrospun гидратированных в PBS в течение 24 часов. "Собачья кость» формы образцы перфорированных от ковриков electrospun и проходит проверку на МТС Bionix 200 тестирование системы с 100 Н датчика нагрузки и расширение скоростью 10,0 мм / мин. Пик напряжения, модуль и удлинение при разрыве были рассчитаны с использованием TestWorks версии 4.
  8. Шовный удержания Тестирование проводилось по шести 2 мм внутренний диаметр трубчатых образцов из шести различных трансплантатов electrospun, смоченные в PBS в течение 24 часов при 37 ° C, на МТС Bionix 200 тестирование системы с 50 N тензодатчика (MTS Systems Corporation) и расширение скоростью 150,0 мм / мин в соответствии с прямо по процедуре, описанной в Американский национальный институт стандартов 2. 5-0 коммерческих PDS II фиолетовый мононити шов был помещен 2 мм от конца образца и продлен до шва вытащил через трансплантат. Пиковая нагрузка была зафиксирована в граммах силы использованием TestWorks версии 4.
  9. Тестирование прочность на разрыв был проведен на шести образцах из шести различных трансплантатов electrospun. Съемки труб, 2-3 см в длину, были гидратированных в ФБР, оснащенные более 1,5 мм, диаметр соски прилагается к устройству, и закрепляется 2-0 шелковые нити. Воздух был введен в систему, увеличивая давление на уровне 5 мм рт.ст. / с до взрыва трубы 2. Результаты представлены как давление в мм рт.ст., при котором разрыв трубы.
  10. Динамическое соответствие был определен в течение шести 2 мм внутренний диаметр трубчатых трансплантатов, взятых из шести различных трансплантатов electrospun в длину 3 см под моделируемых физиологических условиях. Как отдельные слои и многослойные трубчатые конструкции были electrospun и протестированы на тех же условиях. Образцы были проверены в интеллектуальных тканевой инженерии с помощью механической стимуляции (шт.) Биореактор разработан рост тканей Технологии заполнены PBS при температуре 37 ° C. Биореакторе при условии, 1Гц изменения давления циклические к внутренней части трансплантата, где три различных уровнях давления 90/50, 120/80, 150/110 мм рт.ст. и систолическое / диастолическое были исследованы 2, 3.

Представитель Результаты

Когда электропрядения протоколы выполнены правильно, конечный продукт должен быть мягким, бесшовные трубы с не первые признаки отслоения между слоями. При одноосных испытаниях на растяжение, прочность на разрыв тесты, тесты шовный сохранение и соблюдение испытания проводятся, результаты следует указать, что, как медиальной жесткости слоя увеличивается, с уменьшением количества эластина, связанных механических свойств должна продемонстрировать жесткую трубку.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Наиболее критическая часть данного исследования является электропрядения процесса. При использовании 3-1 ввода-вывода сопла, изогнуты и потерь заряда может произойти. Если это произойдет, напряжения, связанного с полимером, который вращается снизится вызывая сварные, «мокрые» волокон и создания отслоения между каждым из трех слоев. Таким образом, в соответствии электрические потенциалы имеют важное значение для получения идеального многослойные трубы.

Соблюдение соответствия является одной и...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Некоторые авторы Соединенных Штатов и международных патентов, касающихся технологии, представленные в этой рукописи, и эта технология была лицензирована для органогенеза, Inc

Благодарности

Мы хотели бы поблагодарить Американской ассоциации сердца Срединно-Атлантического Партнерская (0555407U, GLB) для финансирования.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
ПоликапролактонSigma-Aldrich
ЭластинElastin Products Company
Коллаген
Уксусная кислотаFisher Scientific
Хлорид натрияFisher Scientific
TRISFisher Scientific
Центрифуга Avanti J-HC объемом 6 LBeckman Coulter Inc.
1,1,1,3,3,3-гексафтор-2-пропанолTCI America
Шприц Becton Dickinson объемом 3 ml
Стойковый блок питания CZE1000RSpellman
Шприцевой насос высокого давленияCole-Parmer
1-этил-3-(3-диметиламинопропил)карбодиимидPierce, Thermo Scientific
70 % этанолSigma-Aldrich
Программное обеспечение ImageTool 3.0Shareware предоставлено UTHSCSA
Сканирующий электронный микроскопCarl Zeiss, Inc.
Система испытаний MTS Bionix 200MTS Systems Corp.
TestWorks версия 4
Биореактор для интеллектуальной тканевой инженерии посредством механической стимуляции (ITEMS)Tissue Growth Technologies

Ссылки

  1. McClure, M. J., Sell, S. A., Barnes, C. P., Bowen, W. C., Bowlin, G. L. Cross-linking Electrospun Polydioxanone-Soluble Elastin Blends: Material Characterization. Journal of Engineered Fibers and Fabrics. 3, 1-10 (2008).
  2. Cardiovascular implants - Vascular graft protheses. VP20, AAMI Press. Bethesda, MD. (1994).
  3. McClure, M. J., Sell, S. A., Simpson, D. G., Walpoth, B. H., Bowlin, G. L. A three-layered electrospun matrix to mimic native arterial architecture using polycaprolactone, elastin, and collagen: A preliminary study. Acta Biomater. , (2010).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи