Инъекция гидрогелевых биоматериальных каркасов в мозг после инсульта

Katrina L. Wilson; S. Thomas Carmichael; Tatiana Segura

doi:10.3791/61450

Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Инъекция гидрогелевых биоматериальных каркасов в мозг после инсульта

5.4K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/61450

⸱

1 октября 2020 г.

Katrina L. Wilson¹ , S. Thomas Carmichael² , Tatiana Segura¹^,³^,⁴

¹Department of Biomedical Engineering, Duke University, ²Department of Neurology, University of California Los Angeles, ³Department of Neurology, Duke University, ⁴Department of Dermatology, Duke University

В этой статье

Краткое содержание

Инсульт является глобальной проблемой с минимальными вариантами лечения и отсутствием текущей клинической терапии для регенерации потерянной ткани мозга. Здесь описаны методы создания точного фототромботического инсульта в моторной коре грызунов и последующего введения гидрогелевых биоматериалов для изучения их влияния на регенерацию тканей после инсульта.

Аннотация

Инсульт является основной причиной инвалидности и пятой по значимости причиной смерти в Соединенных Штатах. Примерно 87% всех инсультов являются ишемическими инсультами и определяются как внезапная закупорка сосуда, снабжающего кровью мозг. В течение нескольких минут после блокировки клетки начинают умирать и приводить к непоправимому повреждению тканей. Современные терапевтические методы лечения сосредоточены на удалении сгустков или лизисе, чтобы обеспечить реперфузию и предотвратить более серьезное повреждение головного мозга. Хотя преходящая пластичность мозга может со временем спасти часть поврежденной ткани, значительная часть пациентов остается с неврологическим дефицитом, который никогда не разрешится. Существует нехватка терапевтических возможностей для лечения неврологического дефицита, вызванного инсультом, что подчеркивает необходимость разработки новых стратегий лечения этой растущей популяции пациентов. Инъекционные биоматериалы в настоящее время разрабатываются для повышения пластичности мозга и улучшения эндогенного восстановления за счет доставки активных агентов или стволовых клеток. Одним из методов проверки этих подходов является использование модели инсульта грызунов, введение биоматериала в ядро инсульта и оценка восстановления. Знание точного местоположения ядра инсульта является обязательным для точного лечения после инсульта, поэтому модель инсульта, которая приводит к предсказуемому расположению инсульта, предпочтительнее, чтобы избежать необходимости визуализации до инъекции. Следующий протокол будет охватывать, как вызвать фототромботический инсульт, как вводить гидрогель контролируемым и точным образом, а также как извлекать и криосекционировать мозг, сохраняя биоматериал нетронутым. Кроме того, мы расскажем, как эти же гидрогелевые материалы могут быть использованы для совместной доставки стволовых клеток. Этот протокол может быть обобщен на использование других инъекционных биоматериалов в сердцевину инсульта.

Введение

Инсульт является основной причиной инвалидности и пятой по значимости причиной смерти в Соединенных Штатах^1. Примерно 87% всех инсультов являются ишемическими, в то время как большинство из оставшихся 13% являются геморрагическими^2. Ишемический инсульт определяется как закупорка кровотока в артерии к окружающим тканям. Эта окклюзия приводит к кислородному голоданию и последующему некрозу, что часто приводит к постоянной инвалидности у выживших пациентов. Несмотря на снижение смертности от инсульта^3,ожидается, что к 2030 году его распространенность возрастет до 3,4 млн^{человек4.}