Summary
Bu çalışmanın amacı arteryel duvarın yerli üç katmanlı mimarisi taklit edildi. Bunu başarmak için, elektrospinning 3-1 (girdi-çıktı) meme kullanımı ile istihdam edilen ve polycaprolactone, elastin ve kolajen karışımları oldu.
Abstract
Ana arter boyunca, kollajen ve elastin, mekanik bir omurga, damar rüptürü önlemede ve pulsatil deformasyonlar altında kurtarma teşvik önemli bir rol oynamaktadır. Bu çalışmanın amacı, 45-45-10 karışımları, 55-35 ile kollajen ve elastin Ayrıca, poli (kaprolakton) (PCL) oluşan çok katmanlı bir electrospun kablo kanalı imalatı, ana arter yapısını taklit etmek. doku rejenerasyonu için elverişli kalırken, 10 ve 65-25-10 PCL-ELAS COL, ana arter doku göstergesi mekanik özelliklerini göstermek için. Tüm greft ve bireysel katmanları, tek eksenli çekme testi, dinamik uyum, dikiş tutma, ve patlama gücü kullanılarak analiz edildi. 2.8% / 100 mmHg, 11.8 MPa - eksenli sonuçları ise 2.0 ortalama modülü aralığı gösterdi - Uyum sonuçları medial / orta tabaka değişiklik 0.8 arasında değişen tüm greft uyum değerleri ile genel greft davranışı değişti ortaya koymuştur. Modülü ve uyum hem de veri ana arter aralığında değerler görüntülenir. Matematiksel modelleme tabaka sertlik değişikliklere genel bir dairesel duvar stresi nasıl etkilediğini ve en iyi mekanik malzeme kombinasyonu elde etmek için bir tasarım yardımı olarak göstermek için hayata geçirildi. Genel olarak, sonuçlar greft katman özelliklerini değiştirerek üç katmanlı yapısını taklit etmek için dizayn edilebilir olduğunu göstermiştir.
Protocol
- Önce elektrospinning, kollajen, 6 ay büyükbaş corium, asetik asit bazlı bir süreç kullanılarak çıkarılan olmalıdır. Bu çıkarılan kollajen sonra, demirbaş, yağış ve diyaliz bir sonraki dizi arındırılır. Bir kez liyofilize kollajen, elektrospinning işlemine başlayabilirsiniz.
- : Üç malzemeleri kümelendiği. Polycaprolactone (PCL) (ELAS), elastin ve kolajen (COL). Bu malzemeler ayrıca çözünmüş olacak mg / ml, sırasıyla 100 mg / ml, 200 mg / ml ve 70 konsantrasyonlarda hexafluoro 1,1,1,3,3,3-2-propanol (HFP, TCI Amerika).
- Malzemeler beş farklı sintilasyon şişeleri 98-2-0 hacimsel oranlarda harmanlanır PCL-ELAS-COL (intima), 45-45-10, 55-35-10, 65-25-10 PCL-ELAS-COL (medya) ve 70-0-30 PCL-ELAS COL (adventisya).
- Patlama, dikiş tutma ve uyumluluk testleri için çok katmanlı vasküler greft 3-1 yapılandırma electrospun iken, tek eksenli çekme testi ve bireysel kat uygunluğu test için, malzemelerin her biri, ayrı ayrı electrospun. Tek eksenli çekme testi iskeleleri düz ve dikdörtgen (2.5 cm x 10,2 cm kalınlığında x 0.3 cm uzunluğunda) bireysel katmanların ve çok katmanlı greft electrospin için kullanılan 2 mm çapında Milleri beri test örnekleri delme için çok küçüktü.
- Hem bireysel hem de çoklu-katman elektrospinning için, polimer çözeltilerinin, 18 ölçer ucu künt iğne ile plastik 3 ml Becton Dickinson şırınga içine yüklenen ve bir dizi dispanser hızında bir şırınga pompası üzerine yerleştirilir. Çok katmanlı elektrospinning oranları geçiş ve katman bağlı olarak çeşitli iken Bireysel elektrospinning oranları, 4 ml / saat olarak ayarlanır. Akış hızı ve birimler gibi intima electrospun 4 ml / saat hızında ve 0,5 ml hacmi ise 2 ml / saat her 0,2 ml intimal ve medial şırınga birleştiren bir geçiş izledi. Intimal şırınga sonra kapanır ve medial katmanı, 4 ml / saat, 2 ml / saat 0,2 ml polimer çözüm için medya ve adventisya arasındaki bir geçiş takip 0,6 ml döndürmek için izin verildi. Son olarak, medya durdu ve adventisya 4 ml / saat 0.4 ml döndürmek için izin verildi.
- Tüm numuneler 18 saat önce herhangi bir test 1 50 mM EDC çapraz bağlantılı.
- PBS içinde 24 saat süreyle sulu bir electrospun levha altı numuneler üzerinde tek eksenli çekme testi yapıldı. "Köpek-bone" şeklinde örnekleri electrospun paspaslar delikli ve 100 N yük hücresi ve bir uzantısı hızı 10,0 mm / dak ile MTS Bionix 200 test sistemi test edildi. Peak stres, modülü, Kopma gerilimi TestWorks versiyonu 4 kullanılarak hesaplandı.
- 37 az 24 saat süreyle PBS içinde batırılmış altı farklı electrospun greft altı 2 mm iç çapı tübüler örnekleri, ° C, 50 N yük hücresi (MTS Systems Corp) ve MTS Bionix 200 test sistemi ile sütür tutma testi yapıldı Amerikan Ulusal Standartlar Enstitüsü 2 açıklanan boyunca düz bir prosedür uyarınca bir uzantısı oranı 150.0 mm / dak . 5-0 ticari PDS II menekşe monofilament sütür örnek sonundan itibaren 2 mm yerleştirilir ve dikiş greft yoluyla çekmişti kadar uzatıldı. Pik yük TestWorks sürüm 4 gram-kuvvet kaydedildi.
- Patlama mukavemeti testi, altı farklı electrospun greft altı numuneler üzerinde yapıldı. Burst tüpler, 2-3 cm uzunluğunda, 1.5 mm çaplı meme cihaza bağlı ve 2-0 ipek sütür ile güvenli üzeri, PBS içinde hidrate edildi. Hava tüpleri 2 patlayıncaya kadar 5 mmHg / s hızında basıncı artırarak, sistem tanıtıldı. Sonuçlar tüpleri rüptüre hangi mmHg basınç olarak bildirilmiştir.
- Dinamik uyum simüle fizyolojik şartlar altında 3 cm uzunluğunda, altı farklı electrospun greft alınan altı 2 mm iç çapı tübüler greft tespit edildi. Bireysel katmanların ve çok katmanlı tübüler yapıları her ikisi de aynı koşullar altında electrospun ve test edildi. Akıllı Doku Mühendisliği numuneler 37 PBS ile dolu Doku Büyüme Technologies tarafından geliştirilen mekanik Stimülasyon (ITEMS) Biyoreaktör ° C ile test edildi Biyoreaktör üç farklı basınç seviyeleri, 90/50, 120/80, 150/110 mmHg sistolik / diyastolik 2 araştırıldı greft içine 1Hz döngüsel basınç değişimi, 3 sağladı.
Temsilcisi Sonuçlar
Elektrospinning protokolleri doğru bir şekilde yapılırken, son ürün yumuşak, dikişsiz boru delaminasyon katmanları arasında hiç ilk işaretleri ile olmalıdır. Tek eksenli çekme testleri, patlama gücü testleri, dikiş tutma testleri, ve uyumluluk testleri yapıldığında, sonuçlar medial katman sertliği arttıkça, elastin azalmış miktarda, ilgili mekanik özellikleri sert tüp göstermek gerektiğini belirtmelidir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Bu çalışmanın en önemli kısmı elektrospinning süreçtir. 3-1 giriş-çıkış nozul kullanırken, arching ve şarj kaybı oluşabilir. Bu oluşursa, polimer ile dönüyor ilişkili gerilim kaynaklı, "ıslak" liflerin neden ve her üç katman arasındaki delaminasyon oluşturma azalacaktır. Bu nedenle, tutarlı elektrik potansiyelleri çok katmanlı ideal bir tüp elde etmek için gereklidir.
Uyum uyumsuzluğu, küçük çaplı düzeyde greft oklüzyonu ana nedenlerinden biridir. Gelişmekte olan bir çok katmanlı vasküler greft, ana arter doğal biyomekanik ve mimarisi taklit bir şey doğru terzi greft özellikleri yeteneği sağlar. Iskele hücresel infiltrasyon için yeterli gözenek boyutu yanı sıra bozulmaya uğrar ise, gelecekte bir çok katmanlı vasküler greft ilerleme işleme adım olarak, bizim laboratuvar katmanları, delaminasyon gibi olası sınırlamalar araştırmak. Bunu test etmek için, in vitro bozulması çalışmalarda asellüler ve hücresel hem de statik ve dinamik kültür altında yapılacaktır . Bu testler, göçmen iskele yetenekleri ve fizyolojik şartlar altında etkin bir şekilde düşer hem de belirleyecektir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Bazı yazarlar, Amerika Birleşik Devletleri ve Uluslararası patent bekleyen Bu yazıda yer ile ilgili teknoloji ve bu teknolojinin Organogenez, Inc lisanslı oldu
Acknowledgments
Amerikan Kalp Derneği, Orta-Atlantik Ortaklık (0555407U GLB) finansman için teşekkür etmek istiyorum.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Polycaprolactone | Sigma-Aldrich | ||
| Elastin | Elastin Products Company | ||
| Collagen | |||
| Acetic Acid | Fisher Scientific | ||
| Sodium Chloride | Fisher Scientific | ||
| TRIS | Fisher Scientific | ||
| 6 L Avanti J-HC Centrifuge | Beckman Coulter Inc. | ||
| 1,1,1,3,3,3 hexafluoro-2-propanol | TCI America | ||
| 3 ml Becton Dickinson Syringe | |||
| CZE1000R Rack Mount Power Supply | Spellman | ||
| High-Pressure Syringe Pump | Cole-Parmer | ||
| 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide | Pierce, Thermo Scientific | ||
| 70 % ethanol | Sigma-Aldrich | ||
| ImageTool 3.0 software | Shareware provided by UTHSCSA | ||
| Scanning Electron Microscope | Carl Zeiss, Inc. | ||
| MTS Bionix 200 testing system | MTS Systems Corp. | ||
| TestWorks version 4 | |||
| Intelligent Tissue Engineering via Mechanical Stimulation (ITEMS) Bioreactor | Tissue Growth Technologies |
References
- 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).
- Cardiovascular implants - Vascular graft protheses. VP20, AAMI Press. Bethesda, MD. (1994).
- 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).
