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Bioengineering

전체 피부 결함 모델은 생체의 혈관 신생을 평가하기 Published: August 28, 2014 doi: 10.3791/51428

Summary

혈관은 성공적인 조직 공학의 접근 방법의 핵심입니다. 따라서, 신뢰성있는 기술은 조직 구조에서의 혈관 망의 발달을 평가하기 위해 필요하다. 여기서 우리는 시각화 및 생체 내에서 혈관 생성을 정량화하기 위해 간단하고 비용 효율적인 방법을 제시한다.

Abstract

불충분 한 혈관이 조직 공학적 구조물의 임상 성공을 제한하는 주요 요인들 중 하나로 간주된다. 혈관 생성을 향상을 목표로 새로운 전략을 평가하기 위해, 신뢰할 수있는 방법을 보이는 바이오 인공 지지체에 새로운 혈관의 성장을 확인하고 그 결과를 정량화하기 위해 요구된다. 지난 몇 년 동안, 우리 그룹은 transillumination에 의해 혈관의 직접적인 시각화를 가능하게하고 디지털 분할을 통해 정량의 가능성을 제공하는 전체 피부 결함 모델을 출시했다. 이 모델에서, 하나는 수술 마우스의 뒷면에 전체 피부 결함을 생성하고 테스트를 재료로 대체합니다. 분자 또는 관심의 세포는 또한 잠재적 인 효과를 연구하기 위해 이러한 물질에 통합 할 수 있습니다. 자신의 선택의 관측 시간 후, 재료는 평가를 위해 외식된다. 양자 상처 번째 내부 비교하기의 가능성을 제공한다연구에 필요한 동물의 수를 감소뿐만 아니라 개인간 아티팩트를 최소화한다. 다른 방법에 비해, 우리의 방법은 간단, 신뢰성과 비용 효과 분석을 제공합니다. 우리는 다른 생체 물질과 생체 인증 방식의 혈관 테스트시 고해상도의 스크리닝을 수행하는 루틴 도구로이 모델을 구현 하였다.

Introduction

최근 수십 년 동안 조직 공학은 신체의 자신의 세포 하나와 조직 결함을 대체하는 새로운 치료 옵션을 열었다. 조직 재생의 생리 학적 과정을 지원하기 위해, 지지체는 상처 침대에서 세포가 성장하고 결함 2,3 복원 할 시나리오를 제공 생분해 구조로 설계된다.

불충분 한 혈관은 bioartificial 지지체 (4)의 임상 돌파구를 다시 보유하고있는 주요 장애물로 간주됩니다. 세포의 증식과 함께, 영양소 및 산소의 증가 및 혈관 신생의 재료에 대한 요구가 중요하게된다. 부족 또는 지연 혈관 따라서 조직 공학 제품 (5)의 중앙 괴사로 이어질 수 있습니다. 또한, 혈관 면역 적격 세포를 제공하고 회생 영역에서 대사 잔류 물을 제거. 높은 감염률과 낮은 재생은 아르목표로 조직 공학에서 관찰 부족한 혈액 관류의 결과의 일부는 발판 6,7의 혈관을 증가시켜 막을 수 있습니다.

생체 재료 자체와 지지체의 미세 혈관 형성에 중요한 역할 초점 향상을 목표로 여러 전략. 8,9을 복원하기 때문에 (재), 재생하여 수리에서 치유 과정 시프트 하나에 가까운 특성을 갖는 생리 조직을 생성하는 새로운 방법을 개발하기 위해 집중적 인 연구 노력들이있다. 자신의 회생 가능성에 관해서 공부하고 평가 하였다 생체 적합 물질은 콜라겐, 섬유소, 키토산, 알긴산 (10, 11)를 포함했다. 이러한 생체 재료를 사용하고 티슈 탈세 포화, 자기 조립, 조형 등 다양한 전략을 사용하는 새로운 발판을 구축하고 12 전기 방사를위한 백본으로서 결합 될 수있다. ENH 위해서는신체의 자신의 재생 능력 ANCE, 비계는 bioactivated 할 수 있습니다. 재조합 혈관 성장의 혼입 등의 요소 (14) 또는 (13)에 대해 코딩하는 유전자 벡터는 지지체의 혈관을 개선 요인을 보여 주었다. 줄기 세포의 사용은 널리 간엽 기질 세포 및 내피 전구 세포가 가장 관심을 얻고있다 15,16 혈관을 개선하기 위해 유망한 전략으로 밝혀졌다. 다른 방법은 이식 17 일 이전 조립식 용기를 포함하는 네트워크 구조를 구축하기 위해 시도한다. 집중 지지체 디자인 노력과 그들의 생체 활성에도 불구하고, 어떤 전략이 대규모 화상 상처의 피부 대체를 제외하고, 임상 적으로 상당한 수준에서 혈관 생성을 향상하지 않고 있으며, 임상 루틴으로 생체 공학 재료의 번역은 주저 18 일어나는 .

그 이유 중 하나는 혈관 이유인공 조직 구성체, 여전히 미해결 문제이며 생체 내 접근법에서 새로운 기술의 성공 여부를 평가하기 곤란하다. 시험 관내 실험은 비계의 혈관 전위의 중요한 식견을 제공 할 수도 있지만, 적절한 동물 모델은 이러한 재료의 생체 적합성, 특히 중요한 안전성 및 효능을 치료하고, 조직의 혈관 형성과 같은 주요 파라미터를 연구해야 구성. 따라서 신뢰할 수있는 도구를 시각화하고 혈관 네트워크를 생체 내에서 필수적인을 정량화한다.

본 연구에서 우리는 외식 지지체 내부의 혈관 네트워크 시각화 및 정량화를 허용 간단하고 신뢰할 수있는 방법을 제시한다. 이 방법은 조직 transillumination 디지털 분할에 기초한다. 이 방법은 비 침습적이기 때문에, 타겟 재료의 상기 분자 및 조직 학적 분석을 허용한다.

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Protocol

비계의 1 준비

  1. 12mm 생검 펀치를 사용하여 지지체의 샘플을 생성한다.
  2. , 비계에 생리 활성 분자 또는 세포를 소개 부드럽게 멸균 거즈로 압박하여 발판을 배출합니다. 이어서 생체 활성 분자 또는 관심 세포를 포함하는 용액 160 μl를 첨가하여 지지체를 재수. 두 번 확인 등 MTT 분석 실험 등의 대사 분석을 통해 세포 생리 활성의 성공을.
  3. 필요한 경우 단계 120에서 설명한 바와 같이, 재수 통해 다시 피브린 트롬빈 용액 또는 하이드로 겔, 예를 들면, 그들에 의해 전달 된 화합물 또는 세포가 지지체 내부 테스트 할 고정한다.
    참고 : 화합물 또는 세포가 기계적으로 재료에 부착하지 않는 경우이 단계가 도움이 될 수 있습니다. 하나는 화합물의 방출 동역학을 제어 할 수있다 ..
  4. cuttin에 의해, 모든 실험 및 제어 그룹에서 각 발판 아래에 배치됩니다 titanized 메쉬를 준비g 밖으로 둥근 모양의 조각, 직경 약 14mm.
    참고 : titanized 메쉬 상처 침대에서 재생 조직을 구분하는 데 필요한 물리적 테두리로 작동합니다.

2 동물

  1. 제시된 모델의 구현에 앞서, 해당 동물 보호법을 협의하고 지방 자치 단체의 허가를 얻을 수 있습니다. 이 작품에서 모든 실험은 현재 독일어 동물 복지 행위에 따라, 마우스로 수행하고 어퍼 바바리아의 지방 정부 (Regierung 폰 Oberbayern)에 의해 승인했다.
  2. 조심스럽게 동물과 변형을 선택합니다. 생쥐 모델이 확립되었다 아니지만, 예컨대 래트, 토끼, 돼지 또는 다른 동물에 공통으로 번역 될 수있다.
  3. 당신이 모피 동물로 작업하는 경우, 비계의 주입하기 전에 동물의 뒷면을 면도.
    참고 :이 작품은 20g과 25g, 그러나 다른 연령대와 b 사이의 체중과 나이 6~8주의 마우스를 사용로디 가중치가 또한 사용될 수있다.

3 마취

  1. 멸균 조건 하에서 작업을 수행. 동물의 정상 체온을 유지하기 위해, 온난화 매트를 사용한다.
  2. 마취를 inhalative에 앞서 동물 / kg 체중 0.05-0.1 ㎎, 피하마다 8 시간의 용량으로 Buprenorphin을받을 수 있습니다.
  3. inhalative 마취 (아이소 플루 란)에서 동물을 배치 또는 이에 상응하는 표준 절차를 적용 할 수 있습니다. 부드럽게 동물의 발가락을 압박하거나 피부 핀치를 통해 하나 마취를 확인합니다.
  4. , exsiccosis 방지 동작의 시작 부분에 0.5 ㎖의 생리 식염수를 피하 주사한다.

피부의 절제 (4)

  1. 발생하기 쉬운 위치에 동물을 배치하고 앞쪽 끝이가는 영구 펜 (그림 1A)와 마우스의 뒷면의 중간 선을 표시합니다.
  2. 절제 영역을 정의합니다. Figu에 표시된 영역에서 결함을 배치1C를 다시. 결함이 너무 하방 배치하는 경우, 동물 드레싱 및 비계를 제거하는 것이 더 경향이 있습니다.
  3. 10mm 생검 펀치 (그림 1B)를 사용하여 양자의 결함 라운드 만듭니다. 펀치는 신중하게 피부에 대해 강제해야하며, 피부를 통해 완전히 잘라하지만 절제 영역 (그림 1C 및 1E)를 묘사하는 데 사용할 수 없습니다.
  4. 부드럽게 집게로 표시된 피부를 들어 올려 미세 수술 가위 (그림 1 층)를 사용하여 표시된 원을 따라 절개. 출혈의 경우, 신중하게 멸균 거즈로 압축합니다. 절제의 단계별 설명은 그림 1에 나타나있다.
    NOTE : 결함 인해 피부 탄력에 결함의 확대를 보상하기 위해, 발판을 생성 한 것보다 더 작은 펀치로 생성된다.

5 비계 주입

  1. TITA위한 공간을 만들기 위해을 인정했다가, 메쉬 2-4밀리미터 (그림 2A)에 대한 상처 국경에서 피부와 하부 조직의 분리를 확장 할 수 있습니다.
  2. 직접 상처 침대에 상처 가장자리 (그림 2A & B)에서 결함에 메쉬 titanized를 놓습니다.
  3. 장소는 직접 메쉬를 통해 비계.
  4. 약간 비계 (그림 2C)를 통해 가장자리를 떠나, 4-6 단일 노트와 인접한 상처 가장자리에 발판을 봉합.
    참고 : 생분해 성 봉합사의 사용을 피하십시오.
  5. 상처 면적 (도 2d)의 모니터링을 허용하는 동시에 발판을 보호하기 위해 상기 결함 드레싱 투명 상처 봉합.

(6) 수술 후 케어

  1. 드레싱과 비계의 상호 조작을 막아 케이지 당 하나의 마우스를 보관하십시오.
  2. 관찰 모터 활동, 체중, 고통의 징후, 공차에 의해 매일 동물의 상태를 평가하기 일반드레싱 및 자동 절단한다. 또한 출혈, 로컬 및 감염의 전신 징후와 드레싱 위치 대 상처 영역을 감시한다.
  3. 동물의 통증을 최소화하기 위해, 0.05-0.1 ㎎ / ㎏ (체중) 또는 동등한 진통제 약물의 투여 량은 매일 Buprenorphin 주입.
  4. 마우스가 상처 드레싱을 제거하거나 손상되면 교체하거나 마취를 다시 연결합니다.

비계의 7 안락사 및 적출

  1. 원하는 시점에서, 펜토 바르 비탈 (150 ㎎ / ㎏)에 의해 과량의 동물을 희생.
  2. 비계 가능 (그림 3A)로 다시 마우스 피부의 정도를 포함해야 영구 마커, 피부 절제의 사이트를 표시합니다.
  3. 가위 또는 메스 쌍 표시된 선을 따라 피부를 절개. (무딘 준비를 통해 하부 조직에서 인터넷을 발판과 titanized 메시를 포함하여 전체 피부를 분리gure 3B).
  4. 페트리 접시에 펼쳐 외식 조직을 배치 (그림 3C와 D)

혈관 네트워크의 8 시각화 및 정량화

  1. Transillumination :
    1. 흰색 빛 (100 와트 전구 표준)의 강한 소스 위의 페트리 접시를 장착하여, transillumination 장치를 설정합니다.
    2. 디지털 사진을 얻기 위해 트랜스 일루미네이터 위의 디지털 카메라를 고정합니다.
    3. 거꾸로 transillumination 장치를 통해 페트리 접시에 샘플을 놓습니다.
    4. 정상적인 피부의 동일한 크기의 영역뿐만 아니라 매크로 모드에서 완전한 비계의 사진을 촬영합니다. 또한 디지털 분석을 위해 TIFF 형식으로 이미지를 저장합니다.
    5. 또한 생화학 적 또는 조직 학적 분석을위한 조직을 저장합니다.
  2. 디지털 분할 및 정량화 :
    1. FR을 얻을 수있다 VesSeg - 도구 소프트웨어를 다운로드하여 설치:에서 충전 EE http://www.isip.uni-luebeck.de/index.php?id=150&L=2%255 .
    2. VesSeg - 도구 소프트웨어를 사용하여 사진을 엽니 다.
    3. 디지털 분석 (선택 → 이미지)를위한 발판이 적용 이미지의 영역을 선택합니다.
    4. 옵션 "히스테리시스 임계 값"(계산 용기 향상 → 탑 햇 변환 → 이미지 → 선박 향상 필터 → 히스테리시스 임계 값)를 사용하여 선박의 명암을 증가합니다.
    5. 용기지도 (이미지 → 선박 향상 필터 → 히스테리시스 임계 값의 → 임계 테두리)의 분할을 진행합니다. 제 1 임계 값 ( "선박 보험"), 그래서 심지어 원격으로 혈관처럼 모든 픽셀이, 용기가 부착되어 있습니다를 선택합니다. 특히 용기와 같은 용기가 부착되어 있습니다들만 픽셀을 초 임계 ( "배경의 범위를")를 선택합니다.
    6. 비 캡처 한 선박을 추가하고 일반적으로 머리카락이나 봉합 길고 얇은 혈관과 같은 구조 인 일반적인 위양성 구조를 제거하기 위해 수동으로 자동 분할 제안을 확인합니다.
    7. 선박의 길이와 (이진 이미지 통계 → 이미지 → 이미지 통계) 선박에 의해 커버되는 전체 영역을 계산합니다.
      NOTE : 혈관 길이의 계산을 위해, 생성 된 혈관의 혈관 맵 1 화소 (20)의 폭과 라인 박형화된다.
  3. 기본 조직에 100 %의 값을 할당하는 발판과 같은 파라미터에 따라 고유의 피부 영역을 분석하여 그 값을 지지체에 관한 것이다. 흰색 픽셀의 비율이 정상 조직에서 60 %와 30 % 지지체의 경우 예를 들어, 상기 지지체의 50 %의 혈관 신생을 나타낼 것이다. 참고 : 흰색 용기 적용 범위가 발판 주위에 사각형의 영역에 할당됩니다. 흰색 픽셀 커버리지 consi의 수를 조정원의 면적은 평방 (4 ×의 R 2)보다 훨씬 작은 (π의 X의 R 2)입니다 디링.

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Representative Results

신뢰할 수있는 양자 간 전체 피부 결함은 피부 연구 (그림 2)에서 생체 재료로 대체 될 수있다 마우스 (그림 1)에서 생성 할 수 있습니다. 여기에서, 더 큰 합병증은 감염이나 이물 반응,도 거시적 징후 중 또는 수술 시술 후 관찰되지 않습니다. 마우스를 제거 할 때 드문 경우에, 비계가 손실됩니다. 상처 수축 (그림 3) 관찰되지 않았다. 조직 transillumination는 모두 기본 조직과 이식 비계 (그림 4)를 포함 전체 조직 샘플에서, 폭 최대 30 μm의 혈관 구조의 명확한 시각화를 허용했다. 원하는 시간 주입을 게시에 디지털 분할 한 후, 혈관을 쉽게 정량화 할 수있다. 예를 들어, 이주 주입 한 후, 62.28 ± 8.6 %의 혈관 수준이 관찰되었다 (평균의 표준 오차 ± 의미, N = 8) 21. 전체적으로 약 25 분 &# 160; 동물 당 (2 비계)가 이식에 필요한 조직의 수확 및 어떤 묘사 한 샘플의 디지털 분석을 위해 10 분 동안 5 분. 최종 점으로,이 방법은 추가 분석을 위해 조직 외식의 품질에 영향을 미치지 않는다. 예를 들어, 단백질 및 RNA 추출 쉽게 표준 방법에 의해 샘플로부터 얻을 수있다.

그림 1
도 1 풀 스킨 결함. 마우스의 등의 중앙선은 미세한 팁 펜으로 표시되고, 생검 펀치 결함 (A, B, CD)이 생성 될 것이다 된 영역을 표시하는 데 사용된다. 영역이 정의되면 준비 (E와 F)의 확대에서 볼 수 있듯이, 전체 피부는 표준 수술 가위로 제거됩니다. F결함의 결과는 원고 판 (D)에 도시 및 (G)로 확대된다. 스케일 바는 ABCD에서 1cm와 EFG에서 5mm를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림이
도 2 지지체의 주입. 지지체의 주입 이전은, 메쉬 직접 상처 침대에 상처 가장자리 (AB)에 따라 결함에 배치된다. 다음 지지체는 메쉬 위에 배치 상처 가장자리 (C)에 봉합된다. 마지막으로, 투명 상처 드레싱은 배치 및 피부 (D)에 봉합된다. 스케일 바는 (A, B,C)에서 5mm를 나타내고D (D)에서 1cm. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3
도 3 조직 적출. 조직 분석을 위해 동물의 위로부터 전체 피부 외과 (AB)를 제거하고, 배양 접시 (C)에서 밖으로 뻗어있다. transillumination를 들어 피부가 거꾸로되어 디지털 사진 (D)를 가져옵니다. 지지체 옆 피부를 제거하여 혈관 데이터를 정규화 필요하다. 스케일 바는 1cm를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.


그림 4 Transillumination, 디지털 분할 및 정량화. 피부 조직을 절제하고 transillumination (위 사진) 기본 스킨 (B)와 지지체의 뒷면 (A) 및 세부 영역의 전체 피부가 가시화 내의 혈관 네트워크 (C ) 표시됩니다. 화살표는 확대 (B)의 지역 및 (C)를 ​​보여줍니다. 하부 이미지 각각은 바로 위에있는 픽쳐에 대한 디지털 세그멘테이션 프로세스의 결과를 나타낸다. 스케일 바는 5mm를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

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Discussion

생체 물질 내에 혈관 과정을 연구하기위한 새로운 방법의 안정적인 발전을 요구 조직 공학적 구조에 혈류를 개선하는 방법을 성공적으로 확립 할 필요가있다. 생체 가시 골격 혈관을 만들기위한 일반적인 방법은 고해상도 도구를 제공 현미경의 사용을 포함한다. 대부분의 경우에, 그러나,이 방법은 작은 조직 영역의 분석에 제한되고 비용과 시간이 걸리는 경향이있다. 또한, 종종 혈액 관류 혈관 비 기능들 (22)로부터 구별 될 수없는 정교한 라벨 및 염색 방법을 포함한다. 사용 방법은 혈관의 기능을 컴퓨터 단층 촬영, 자기 공명 영상 및 양전자 단층 촬영되어 전자 평가한다. 이러한 방법은 매우 고가의 장비 및 저해상도 전원 (23)의 단점을 가지고있다. 혈관을 시각화하기 위해 일반적으로 사용되는 또 다른 전략은혈관의 사용은 조직 (24)의 화학적 부식 다음 캐스트. 이 방법은 혈관 네트워크의 대표적인 3D 구조를 획득하는 것을 가능하게하지만, 결과는 강하게 인공 관류와 조직의 수준에 의존하는 것은 이러한 단백질 또는 RNA 분석과 같은 추가로 생화학 적 연구에 사용할 수없는 변화한다. 닭 융모 막 (CAM) (25) 및 설치류 모델 (26, 27)에서 피하 지방 챔버 모델은 혈관 형성, 모세 혈관 혈류와 혈액의 흐름을 분석하는 데 효과적인 방법으로 보여 주었다. 최근에, 피하 지방 챔버 모델은 다공성 폴리 우레탄 지지체 (28)에 MSC 기반 혈관 전략을 평가하는 조직 공학 용도에 사용되어왔다. 생체 내 이미징을위한 이러한 방법 본 중요한 장점과 여기에 기술 된 방법에 대한 매력적인 대상을 나타냅니다.

여기에 제시된 모델 메소드 m의 단점을 극복하기 위해 개발되었다위 entioned. 피부의 독특한 고유 특성을 살려, 전체 결함 생성과 혈관의 생체 물질을 평가하기 위해 사용된다. 피부는 쉽게 시각화 및 조직의 조작을 허용하는 외부 기관입니다. 왜냐하면 넓은 표면적과 균일 구조, 여러 결함이 연구에 필요한 동물의 수를 감소시키면서, 내부 비교가 가능하게하는 생성 될 수있다. 때문에 동물의 안테 - 후방 대칭, 양자의 결함 그러나, 제안된다; 양측이 서로 비교할 때 전신 효과의 영향이 고려되어야한다. 마지막으로, 피부 transillumination 대​​한 선택의 최적 기관을 나타내는 상당히 투명한 조직이다. 여기에 설명 된 방법은 다양한 네이티브 여러 조직 및 생체 재료에 적합하지만,이 프로토콜은 원래 FDA-승인 된 임상 데 사용되는 이중층 콜라겐 기반 지지체로 사용하기 위하여 설립되었다rmal 수리. 이 방법의 구현을위한 중요한 전제 조건은 비계가 부분적으로 투명하게하는 것입니다. 선택된 골격 물질에 따라 프로토콜의 일부 적응이 필요할 수 있습니다. 이전에, 우리 그룹은 비계 인간 중간 엽 세포의 응용 프로그램이 자신의 혈관 (29)을 강화하는 방법을 보여주기 위해 모델을 사용하고있다.

표준 디지털 카메라와 광원은 무료 소프트웨어를 통해 정량화 될 수있는 혈관 망의 시각화하기에 충분하다. VesSeg - 도구로 사진의 반자동 분할은 두 단계로 구성됩니다. 첫 번째 단계에서는, 혈관 네트워크 찍은 이미지는 조영 증강 용기지도로 이어지는 것입니다. 그리고, 분할 알고리즘은 혈관 영역을 선택하고, 마지막으로, 분할 제안은 화상 (도 4) 30로 표현된다. 제 2 처리 단계에서, 선박 STR 연결되어 있다는 사실을 이용(용기의 화소가 공간적으로 함께 중단을 의미) uctures는 두번째 조각은 처음에만 진정한 혈관 픽셀 모두 해당 용기 화소로부터 선택하는데 사용된다. 따라서 "하나"의 최종 레이블은 두 번째 이미지에서 높은 신뢰 선박 픽셀에 이웃의 체인 상에 연결된 첫 번째 이미지에서 그 낮은 신뢰 선박 픽셀에 부여됩니다.

화학적 첨가제가 필요 없기 때문에,이 방법은 비용 효과적이다. 디지털 분석은 선박의 크기, 혈관 거리, 분기점, 혈관 영역과 혈관 네트워크의 전체 길이의 수를 결정에서 좋은 재현성을 보여줍니다. 우리는 이전에 혈관 네트워크가 더 나은 무선 조영술 연구 31보다 transillumination 의해 시각화 될 수 있음을 보여 주었다. 티탄 메쉬의 존재는 이중 기능을 가지고 있습니다. 한편, 그것은 마우스 MO의 공통 사용의 단점 인 상처 수축을 방지DELS; 다른 한편으로, 상기 지지체 및 권취 베드 사이의 물리적 경계를 제공한다. 대부분의 발판이 생분해 성 때문에, 마지막으로 언급 한 기능은 물리적으로 비계의 수확 중에 비계 상처 침대의 경계를 delimitate하는 것이 중요합니다. 이 방법의 주요 단점 중 explanting 지지체를 따라서 하나의 시점에 분석의 억제의 필요성이있다; 따라서 혈관의 동적 관찰은 현재의 설정을 할 수 없습니다. 또 다른 문제는,이 방법은 허용 transillumination 반투명 생체 물질로 제한되어 있다는 점이다. 마지막으로, 동작 순서는 특별한 수술 기술, 약 6의 학습 곡선이 필요하지 않는 경우에도 - 12 조작 동물을 적절하게 방법을 마스터로 간주되어야한다.

우리는 고해상도 시각화 및 혈관 구조의 정량화, R 허용 시간 및 비용 효율적인 방법을 소개이상적인 방법을 epresenting 서로 다른 생체 재료 또는 다른 비계 - 생리 활성 전략 혈관을 비교합니다. 이 방법은 확립하기 쉬우 며 특수한 장비를 필요로하지 않는다. 이 모델의 주요 특징은 용기 시각화 한 후, 추가로 같은 조직 학적 또는 분자 적 분석과 같은 연구를 위해 사용될 수 있다는 점이다.

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Disclosures

관심 문장의 충돌 :

모든 저자 : 없음

재정 공시 :

저자 중에이 원고에서 언급 된 제품, 장치, 또는 약물의에 재무 적 이해 관계가 없습니다.

Acknowledgments

인테그라 피부 재생 템플릿은 친절 인테그라 생명 과학 회사에 의해 제공되었다. 작업을 지원하는 자금의 출처는 : (. 수 (Nr) 15,090,007)이 작품은 부분적으로 CIRM-BMBF 초기 번역 상 II 상 및 게놈 규제 FONDAP 센터 JTE에게 모두에 의해 자금을 조달했다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Ethilon P-3 13 mm 3/8 circle 5-0 Ethicon, Norderstedt, Germany 698G Ethilon polyamid-6 precision point-reverse cutting suture
Biopsy punches (10 mm) Xiomedics, Acuderm inc., Fort Lauderdale, FL, USA P1050
Biopsy punches (12 mm) Xiomedics, Acuderm inc., Fort Lauderdale, FL, USA P1250
Digital camera  Ricoh, Hannover, Germany Cx1
Gazin Mullkompresse  Lohmann und Rauscher, Neuwied, Germany 13622 Sterile gauze (10 cm x 10 cm)
Double-layer collagen-based scaffold (8' x 10') Integra Life Science Corporation, Plainsboro, NJ, USA 88101
Isoflurane, liquid-gas for inhalative anesthesia  Baxter, Unterschleissheim, Germany 100196040
Pentobarbital, 16 g / 100 ml Fa. Merial, Hallbergmoos
Nuri Nu/Nu Nude mice, CrLNU-Foxn1nu Charles River, Sulzfeld, Germany Strain code 088 Athymic nude mice, 6 to 8 weeks of age and with a body weight between 20 to 25 g 
Buprenorphine (0.3 mg/ml) Essex Pharma GmbH, Munich, Germany
Titanized mesh (15 cm x 15 cm), extralight PFM Medical AG, Köln, Germany 6000029
Tissucol Duo S Immuno 2 ml Baxter Germany GmbH, Unterschleißheim, Germany B1332020110614 Fibrin-thrombin solution 
Transparent adhesive drape (30.5 cm x 26 cm) KCI Medical Products, Wimborne Dorset, UK M6275009/10

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Rahaman, M. N., Mao, J. J. Stem cell-based composite tissue constructs for regenerative medicine. Biotechnology and Bioengineering. 91 (3), 261-284 (2005).
  2. Lutolf, M. P., Hubbell, J. A. Synthetic biomaterials as instructive extracellular microenvironments for morphogenesis in tissue engineering. Nature Biotechnology. 23, 47-55 (2005).
  3. Machens, H. G., Berger, A. C., Mailaender, P. Bioartificial skin. Cells Tissues Organs. 167, 88-94 (2000).
  4. Priya, S. G., Jungvid, H., Kumar, A. Skin tissue engineering for tissue repair and regeneration. Tissue Engineering Part B: Reviews. 14, 105-118 (2008).
  5. Papavasiliou, G., Cheng, M. H., Brey, E. M. Strategies for vascularization of polymer scaffolds. Journal of Investigative Medicine. 58 (7), 838-844 (2010).
  6. Laschke, M. W., et al. Angiogenesis in tissue engineering: breathing life into constructed tissue substitutes. Tissue Engineering. 12, 2093-2104 (2006).
  7. Zhong, S. P., Zhang, Y. Z., Lim, C. T. Tissue scaffolds for skin wound healing and dermal reconstruction. Wiley Interdisciplinary Reviews Nanomedicine and Nanobiotechnology. 2 (5), 510-525 (2010).
  8. Liu, G., Zhang, Y., Liu, B., Sun, J., Li, W., Cui, L. Bone regeneration in a canine cranial model using allogeneic adipose derived stem cells and coral scaffold. Biomaterials. 34 (11), 2655-2664 (2013).
  9. Hansson, A., Di Francesco, T., Falson, F., Rousselle, P., Jordan, O., Borchard, G. Preparation and evaluation of nanoparticles for directed tissue engineering. International Journal of Pharmaceutics. 439 (1-2), 73-80 (2012).
  10. Sarkar, S. D., Farrugia, B. L., Dargaville, T. R., Dhara, S. Chitosan-collagen scaffolds with nano/microfibrous architecture for skin tissue engineering. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 18, (2013).
  11. Wang, X., et al. The roles of knitted mesh-reinforced collagen-chitosan hybrid scaffold in the one-step repair of full-thickness skin defects in rats. Acta Biomaterials. 9 (8), 7822-7832 (2013).
  12. Rizzi, S. C., Upton, Z., Bott, K., Dargaville, T. R. Recent advances in dermal wound healing: biomedical device approaches. Expert Review of Medical Devices. 1, 143-154 (2010).
  13. des Rieux, A., et al. 3D systems delivering VEGF to promote angiogenesis for tissue engineering. Journal of Controlled Release. 150, 272-278 (2011).
  14. Reckhenrich, A. K., et al. Bioactivation of dermal scaffolds with a non-viral copolymer-protected gene vector. Biomaterials. 32, 1996-2003 (2011).
  15. Chen, J., et al. The Key Regulatory Roles of the PI3K/Akt Signaling Pathway in the Functionalities of Mesenchymal Stem Cells and Applications in Tissue Regeneration. Tissue Engineering Part B Rev. 19, 516-528 (2013).
  16. Fedorovich, N. E., et al. The role of endothelial progenitor cells in prevascularized bone tissue engineering: development of heterogenous constructs. Tissue Engineering Part A. 16 (7), 2355-2367 (2010).
  17. Wang, L., et al. Osteogenesis and angiogenesis of tissue-engineered bone constructed by prevascularized β-tricalcium phosphate scaffold and mesenchymal stem cells. Biomaterials. 36, 9452-9461 (2010).
  18. Cuadra, A., et al. Functional results of burned hands treated with Integra. Journal of Plastic, Reconstructive & Aesthetic Surgery. 65 (2), 228-234 (2012).
  19. Wilcke, I., et al. VEGF(165) and bFGF protein-based therapy in a slow release system to improve angiogenesis in a bioartificial dermal substitute in vitro and in vivo. Langenbecks Arch Surg. 392 (3), 305-314 (2007).
  20. Condurache, A., Aach, T., Grzybowsky, S., Machens, H. G. Vessel segmentation and analysis in laboratory skin transplant micro-angiograms. Proceedings of the Eighteenth IEEE Symposium on Computer-Based Medical Systems. , 21-26 (2005).
  21. Danner, S., et al. The use of human sweat gland-derived stem cells for enhancing vascularization during dermal regeneration. Journal of Investigative Dermatology. 132 (6), 1707-1716 (2012).
  22. Shaterian, A., et al. Real Time Analysis of the Kinetics of Angiogenesis and Vascular Permeability in an Animal Model of Wound Healing. Burns. 35 (6), 811-817 (2009).
  23. McDonald, D. M., Choyke, P. L. Imaging of angiogenesis: from microscope to clinic. Nature Medicine. 9 (6), 713-725 (2003).
  24. Bergeron, L., Tang, M., Morris, S. F. A review of vascular injection techniques for the study of perforator flaps. Plastic and Reconstructive Surgery. 117, 2050-2057 (2006).
  25. Schlatter, P., König, M. F., Karlsson, L. M., Burri, P. H. Quantitative study of intussusceptive capillary growth in the chorioallantoic membrane (CAM) of the chicken embryo. Microvascular Research. 54 (1), 65-73 (1997).
  26. Lehr, H. A., Leunig, M., Menger, M. D., Nolte, D., Messmer, K. Dorsal skinfold chamber technique for intravital microscopy in nude mice. American Journal of Pathology. 143 (4), 1055-1062 (1993).
  27. Menger, M. D., Jäger, S., Walter, P., Hammersen, F., Messmer, K. A novel technique for studies on the microvasculature of transplanted islets of Langerhans in vivo. International journal of microcirculation, clinical and experimental. 9 (1), 103-117 (1990).
  28. Laschke, M. W., et al. Three-dimensional spheroids of adipose-derived mesenchymal stem cells are potent initiators of blood vessel formation in porous polyurethane scaffolds. Acta Biomaterials. 9 (6), 6876-6884 (2013).
  29. Egaña, J. T., et al. Use of human mesenchymal cells to improve vascularization in a mouse model for scaffold-based dermal regeneration. Tissue Eng Part A. 15 (5), 1191-1200 (2009).
  30. Condurache, A., Aach, T. Vessel segmentation in angiograms using hysteresis thresholding. Proceedings of the Ninth IAPR Conference on Machine Vision Applications. , 269-272 (2005).
  31. Egaña, J. T., et al. Ex vivo method to visualize and quantify vascular networks in native and tissue engineered skin. Langenbecks Archives of Surgery. 394, 349-356 (2009).

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Schenck, T. L., Chávez, M. N., Condurache, A. P., Hopfner, U., Rezaeian, F., Machens, H. G., Egaña, J. T. A Full Skin Defect Model to Evaluate Vascularization of Biomaterials In Vivo. J. Vis. Exp. (90), e51428, doi:10.3791/51428 (2014).

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