Une peau pleine de défauts modèle pour évaluer la vascularisation des biomatériaux<em> In Vivo</em
Summary
La vascularisation est la clé pour les approches en ingénierie tissulaire succès. Par conséquent, des technologies fiables sont nécessaires pour évaluer le développement des réseaux vasculaires dans les tissus-constructions. Nous présentons ici une méthode simple et efficace de visualiser et de quantifier la vascularisation in vivo.
Abstract
Vascularisation insuffisante est considéré comme l'un des facteurs principaux limitant le succès clinique de constructions du génie tissulaire. Afin d'évaluer de nouvelles stratégies visant à améliorer la vascularisation, méthodes fiables sont nécessaires pour rendre le dans la croissance de nouveaux vaisseaux sanguins dans les échafaudages de bio-artificiel visibles et quantifier les résultats. Au cours des deux dernières années, notre groupe a mis en place un modèle de défaut de peau complet qui permet la visualisation directe des vaisseaux sanguins par transillumination et offre la possibilité de quantification par la segmentation numérique. Dans ce modèle, on crée chirurgicalement défauts complets de la peau dans le dos de souris et les remplace par du matériau testé. Molécules ou cellules d'intérêt peuvent aussi être incorporés dans ces matières à étudier leur effet potentiel. Après un temps d'observation de son choix un, les matériaux sont explantées pour l'évaluation. Blessures bilatéraux prévoient la possibilité de faire des comparaisons internes eà minimiser les artefacts entre les individus ainsi que de diminuer le nombre d'animaux nécessaires à l'étude. En comparaison à d'autres approches, notre méthode offre une analyse simple, fiable et rentable. Nous avons mis en place ce modèle comme un outil de routine pour effectuer le criblage à haute résolution lors du test de la vascularisation de différents biomatériaux et les approches bio-activation.
Introduction
Dans les dernières décennies, l'ingénierie tissulaire a ouvert une nouvelle option thérapeutique pour remplacer défauts des tissus avec les propres cellules de l'organisme 1. Afin de soutenir le processus physiologique de la régénération des tissus, des échafaudages sont conçus comme une structure biodégradable, qui fournit un scénario où les cellules du lit de la plaie peuvent se développer et de rétablir le défaut 2,3.
Vascularisation insuffisante est considéré comme le principal obstacle qui freine la percée clinique d'échafaudages bioartificiel 4. Avec la croissance de cellules, la demande de nutriments et d'oxygène augmente et la vascularisation de la matière devient indispensable. Vascularisation insuffisante ou tardive peut donc conduire à une nécrose centrale de produits de l'ingénierie tissulaire 5. De plus, les vaisseaux sanguins fournissent des cellules immunocompétentes et enlever les résidus métaboliques dans la zone de régénération. Des taux d'infection élevés et une faible régénération ne sontquelques-unes des conséquences de l'insuffisance perfusion sanguine observés dans l'ingénierie tissulaire, qui visent à être évités par l'augmentation de la vascularisation des échafaudages 6,7.
Plusieurs stratégies visant à améliorer la vascularisation accent sur le rôle clé du biomatériau lui-même et la microstructure de l'échafaud. Il ya des efforts intensifs de recherche pour développer de nouvelles approches en déplaçant le processus de guérison de la réparation de la régénération, de ce fait (re) produire un tissu avec des propriétés physiologiques les plus proches de celui qui doit être restaurées 8,9. Biomatériaux qui ont été étudiés et évalués en ce qui concerne leur potentiel de régénération inclus collagène, fibrine, le chitosane et l'alginate 10,11. Ces biomatériaux peuvent être utilisés et combinés comme une épine dorsale pour la construction de nouveaux échafaudages en utilisant différentes stratégies telles que décellularisation de tissus, auto-assemblage, prototypage rapide et électrofilature 12. Pour ENHment propre capacité de régénération de l'organisme, les échafaudages peuvent être bioactivé. L'incorporation de croissance angiogénique recombinant facteurs 13 ou génétiques des vecteurs codant pour des facteurs tels 14 a montré pour améliorer la vascularisation de l'échafaud. L'utilisation de cellules souches a été largement démontré être une stratégie prometteuse pour améliorer la vascularisation, où les cellules stromales et les cellules mésenchymateuses progénitrices endothéliales ont obtenu la plus grande attention 15,16. D'autres approches tentent de construire des constructions qui contiennent des réseaux de vaisseaux préfabriqués avant la transplantation 17. Malgré des efforts intensifs dans la conception de l'échafaudage et de leur bio-activation, pas de stratégie a amélioré la vascularisation au niveau cliniquement significative et, à l'exception des remplacements dermiques dans les brûlures massives, la traduction des documents issus du génie génétique dans la routine clinique n'est déroule hésitant 18 .
L'une des raisons pour lesquelles la vascularisationde constructions de tissu artificiel est encore un problème non résolu, est la difficulté d'évaluer le succès des nouvelles technologies dans les approches in vivo. Bien que des expériences in vitro peuvent fournir des indications importantes sur le potentiel de la vascularisation des échafaudages, des modèles animaux appropriés sont nécessaires pour étudier les paramètres clés tels que la biocompatibilité du matériau, la sécurité et l'efficacité du traitement et, d'une importance particulière, la vascularisation du tissu construire. Par conséquent, des outils fiables de visualiser et de quantifier les réseaux de vaisseaux sanguins in vivo sont essentiels.
Dans cette étude, nous présentons une méthode simple et fiable qui permet la visualisation et la quantification du réseau vasculaire à l'intérieur des échafaudages explantées. Cette méthode est basée sur la transillumination de tissus et de segmentation numérique. Etant donné que cette méthode est non invasif, il permet d'autres analyses moléculaires et histologiques de la matière cible.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il est nécessaire d'établir des méthodes efficaces dans l'amélioration de la perfusion sanguine dans les constructions de l'ingénierie tissulaire, qui exige la mise au point de nouvelles méthodes fiables pour étudier les processus de vascularisation dans les biomatériaux. Les méthodes courantes pour faire échafaud vascularisation ex vivo visible comprennent l'utilisation de la microscopie, qui fournit un outil de haute résolution. Dans la plupart des cas, cependant, cette méthode est…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Integra modèle de régénération dermique a été gracieusement fournie par Integra Lifesciences Corporation. Sources de fonds soutenant le travail: Ce travail a été partiellement financé par le début Award CIRM-BMBF translationnelle II et le Centre de régulation génomique FONDAP fois à JTE (Nr 15090007.).
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| 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 adhesove drape (30.5 cm x 26 cm) | KCI Medical Products, Wimborne Dorset, UK | M6275009/10 |
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