Kirurgisk teknikk for Implantasjon av Tissue Engineered vaskulære implantater og Følgende<em> I Vivo</em> Overvåking
Summary
En trinn-for-trinn-protokollen for den inter-posisjon plassering av Tissue Konstruert Vessels (TEVs) i halspulsåren av en sau ved hjelp av ende-til-ende-anastomose og real-time digital vurdering in vivo til dyreoffer.
Abstract
Utviklingen av vev konstruert fartøy (TEVs) føres frem ved evnen til å rutinemessig og effektivt implantat TEVs (4-5 mm i diameter) inn i en stor dyremodell. Et trinn for trinn protokoll for inter-posisjonsplassering av TEV og sanntids digital vurdering av TEV og innfødte carotis er beskrevet her. In vivo overvåkning er gjort mulig ved implantering av strømnings sonder, katetre og ultrasoniske krystaller (stand med å samle inn dynamiske diameter endringer av implanterte TEVs og innfødte carotis) på tidspunktet for kirurgi. Når implantert, kan forskerne beregne arterielle blodstrømningsmønster, invasiv blodtrykk og arterie diameter givende parametere som puls bølgehastighet, styrking indeks, pulstrykk og etterlevelse. Datainnsamlingen blir oppnådd ved hjelp av en enkelt datamaskin-program for analyse i løpet av varigheten av eksperimentet. Slik uvurderlig data gir innsikt i TEV matrise ombygging, sin resemblance til morsmålsopplæring / humbug kontroller og generell TEV ytelse in vivo.
Introduction
Det primære fokus for utvikling av TEVs har vært å gi en erstatning for autolog pode erstatning når autologe fartøy er ikke tilgjengelig, og å begrense donor syn sykelighet. For eksempel har antallet hjerte bypass operasjoner per år oversteg 350.000 i USA, og den ideelle kilden til egnede grafts forblir den venstre indre brystarterie, venstre fremre nedstigende koronar og saphenavene en. Siden mange personer som lider av vaskulære sykdommer ikke kan ha egnede arterier og vener for autolog pode erstatning, har utviklingen av TEVs dermed bli en intens forskningsfelt i flere tiår 1-6. Mens ingeniør- og optimalisering av nye TEVs har gjennomgått mange fremskritt, rapportering på de kirurgiske teknikker ansatt for å implantere de TEVs seg selv har ikke vært et tema for en slik intens diskusjon. Snarere er protokoller vedrørende implantasjon av TEVs i dyremodeller hovedsakelig venstreopp til forskning etterforskere.
Følgende manuskript demonstrerer hvordan å implantere TEVs ved å utnytte en ende-til-ende-anastomose tilnærming. Denne prosedyren ble optimalisert ved bruk av en spesifikk anastomotisk suturering mønster, stabiliserende sutur teknikk, å optimalisere langsgående strekk, og tilsetningen av in vivo overvåkning instrumentering. Denne metode er i motsetning til noen av de mange variasjoner som tidligere har blitt benyttet. Videre beskriver denne fremgangsmåten hvordan å skaffe parametre slik som arterielt blodtrykk, TEV diameter / compliance og strømningshastighet gjennom TEV etter operasjonen inntil explantation. Denne datainnsamlingen gir en uunnværlig analyse av TEV mens den er i ferd med ombygging.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hensikten med denne rapporten er å gi en pålitelig og reproduserbar prosedyre til implantat TEVs av interesse i sau halspulsåren. De innfødte carotis av dyrene som brukes i denne modellen var 0,5-0,75 mm i tykkelse og 4,5-5 mm i utvendig diameter. Den kirurgiske teknikken beskrevet her har vært vellykket for å implantere TEVs av varierende geometrier som måler 0,25 til 1 mm i tykkelse, 4-5 mm utvendig diameter og 4 cm i lengde med stor suksess beviser effektiv opp til 3 måneders varighet, den tiltenkte sluttpunk…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble støttet med tilskudd fra National Heart and Lung Institute (R01 HL086582) og New York Stem Cell Science Fund (NYSTEM, Contract # C024316) til STA og DDS Illustrasjonene som brukes i Jove video ble gjennomført av John Nyquist; Medisinsk Illustrator fra State University of New York i Buffalo.
Materials
| Equipment | Manufacturer | Serial/Catalog # | Notes | |
| Pressure Transducer | Becton Dickinson | P23XL-1 | 1+ (1 for each artery) Used with water-filled diaphragm domes |
|
| Amplifier and transducer box | Gould | 5900 Signal Conditioner Cage | 1 Two transducers and amplifiers should be included in cage. While this specific unit may be discontinued, other commercially available pressure transducers with a BNC/analog output will communicate with the Sonometrics equipment |
|
| T403 Console with TS420 perivascular flowmeter module(x2) | Transonic Systems | T403 module and TS420 (x2) | 1 Flow probes measuring flow through each of the carotid arteries will connect to each of the TS420 units. |
|
| Digital ultrasonic measurement unit | Sonometrics | TR-USB | 1 | |
| Flow Probe Precision S-Series 4mm | Transonic Systems Inc. | MC4PSS-LS-WC100-CM4B-GA | 2 | |
| 1mm Sonometrics Crystals | Sonometrics Systems | 1R-38S-20-NC-SH | 2-4 (2 for each artery) | |
| Catheter for implantation | BD (Becton Dickinson) | 381447 | 1+ (1 for each artery) Catheter is cut and secured to microbore tubing, stylette is utilized for insertion |
|
| Tygon Microbore Tubing | Norton Performance Plastics | (AAQ04127) Formulation S-54-HL | NA (cut to length for an extension set) | |
| Luer Stub Adapter | BD (Becton Dickinson) | 427564 (20 gauge) | 1+ (1 for each arterial catheter) | |
| Surflo Injection Plug | Terumo | SR-IP2 | 1+ (1 for each arterial catheter) | |
| Meadox | PTFE (Teflon) Felt | 19306 | NA (cut to size) The PTFE felt used in our studies was discontinued. However, comparable companies such as “Surgical Mesh” offer products which are equivalent. |
References
- Goldman, S., et al. Long-term patency of saphenous vein and left internal mammary artery grafts after coronary artery bypass surgery: Results from a Department of Veterans Affairs Cooperative Study. Journal of the American College of Cardiology. 44, 2149-2156 (2004).
- Achouh, P., et al. Long-term (5- to 20-year) patency of the radial artery for coronary bypass grafting. The Journal of Thoracic And Cardiovascular Surgery. 140, 73-79 (2010).
- Conklin, B. S., Richter, E. R., Kreutziger, K. L., Zhong, D. S., Chen, C. Development and evaluation of a novel decellularized vascular xenograft. Medical Engineering & Physics. 24, 173-183 (2002).
- Zhu, C., et al. Development of anti-atherosclerotic tissue-engineered blood vessel by A20-regulated endothelial progenitor cells seeding decellularized vascular matrix. Biomaterials. 29, 2628-2636 (2008).
- Quint, C., et al. Decellularized tissue-engineered blood vessel as an arterial conduit. Proceedings of the National Academy of Sciences. 108, 9214-9219 (2011).
- Kaushal, S., et al. Functional small-diameter neovessels created using endothelial progenitor cells expanded ex vivo. Nat Med. 7, 1035-1040 (2001).
- Galatos, A. D. Anesthesia and Analgesia in Sheep and Goats. Veterinary Clinics of North America: Food Animal Practice. 27, 47-59 (2011).
- Okutomi, T., Whittington, R. A., Stein, D. J., Morishima, H. O. Comparison of the effects of sevoflurane and isoflurane anesthesia on the maternal-fetal unit in sheep. J Anesth. 23, 392-398 (2009).
- Swartz, D. D., Russell, J. A., Andreadis, S. T. Engineering of fibrin-based functional and implantable small-diameter blood vessels. American Journal of Physiology – Heart and Circulatory Physiology. 288, H1451-H1460 (2005).
- Niklason, L. E., et al. Functional arteries grown in vitro. Science. 284, 489-493 (1999).
- Dahl, S. L. M., et al. Readily Available Tissue-Engineered Vascular Grafts. Science Translational Medicine. 3, 68ra69 (2011).
- Wu, W., Allen, R. A., Wang, Y. Fast-degrading elastomer enables rapid remodeling of a cell-free synthetic graft into a neoartery. Nature Medicine. 18, 1148-1153 (2012).
- Saami, K. Y., Bryan, W. T., Joel, L. B., Shay, S., Randolph, L. G. The fate of an endothelium layer after preconditioning. Journal of vascular surgery : Official Publication, the Society for Vascular Surgery [and] International Society for Cardiovascular Surgery, North American Chapter. 51, 174-183 (2010).
- Ueberrueck, T., et al. Comparison of the ovine and porcine animal models for biocompatibility testing of vascular prostheses. Journal of Surgical Research. 124, 305-311 (2005).
- Labbé, R., Germain, L., Auger, F. A. A completely biological tissue-engineered human blood vessel. The FASEB Journal. 12, 47-56 (1998).
- Samaha, F. J., Oliva, A., Buncke, G. M., Buncke, H. J., Siko, P. P. A clinical study of end-to-end versus end-to-side techniques for microvascular anastomosis. Plastic and Reconstructive Surgery. 99, 1109-1111 (1997).
- Huang, H., et al. A novel end-to-side anastomosis technique for hepatic rearterialization in rat orthotopic liver transplantation to accommodate size mismatches between vessels. European Surgical Research. 47, 53-62 (2011).
- Peng, H., Schlaich, E. M., Row, S., Andreadis, S. T., Swartz, D. D. A Novel Ovine ex vivo Arteriovenous Shunt Model to Test Vascular Implantability. Cells, Tissues, Organs. 195, 108 (2011).
- Zilla, P., Bezuidenhout, D., Human, P. Prosthetic vascular grafts: Wrong models, wrong questions and no healing. Biomaterials. 28, 5009-5027 (2007).
- Berger, K., Sauvage, L. R., Rao, A. M., Wood, S. J. Healing of Arterial Prostheses in Man: Its Incompleteness. Annals of Surgery. 175, 118-127 (1972).
- Byrom, M. J., Bannon, P. G., White, G. H., Ng, M. K. C. Animal models for the assessment of novel vascular conduits. Journal of Vascular Surgery : Official Publication, the Society for Vascular Surgery [and] International Society for Cardiovascular Surgery, North American Chapter. 52, 176-195 (2010).
- Swartz, D. D., Andreadis, S. T. Animal models for vascular tissue-engineering. Current Opinion in Biotechnology. 24, 916-925 (2013).
- Liang, M. -. S., Andreadis, S. T. Engineering fibrin-binding TGF-β1 for sustained signaling and contractile function of MSC based vascular constructs. Biomaterials. 32, 8684-8693 (2011).
- Han, J., Liu, J. Y., Swartz, D. D., Andreadis, S. T. Molecular and functional effects of organismal ageing on smooth muscle cells derived from bone marrow mesenchymal stem cells. Cardiovascular Research. 87, 147-155 (2010).
