Chirurgische techniek voor de inplanting van Tissue Engineered vaattransplantaten en de daaropvolgende<em> In Vivo</em> Monitoring
Summary
Een stap-voor-stap protocol voor de inter-positionele plaatsing van weefselengineering Vessels (Tevs) in de halsslagader van een schaap met end-to-end anastomose en real-time digitale evaluatie in vivo tot dierenoffers.
Abstract
De ontwikkeling van Weefselmanipulatieproducten Vessels (Tevs) wordt gevorderd door het vermogen om routinematig en effectief implantaat Tevs (4-5 mm in diameter) in een groot diermodel. Een stap voor stap protocol voor onderlinge positionele plaatsing van de TEV en real-time digitale evaluatie van de TEV en natieve halsslagaders wordt beschreven. In vivo opvolging wordt mogelijk gemaakt door de inplanting van stroom sondes, katheters en ultrasone kristallen (geschikt opnametijd veranderingen dynamische diameter van geïmplanteerde Tevs en inheemse halsslagaders) en het moment van de operatie. Eenmaal geïmplanteerd, onderzoekers kunnen arteriële bloedstroom patronen, invasieve bloeddruk en vaatdiameter waardoor parameters zoals polsgolfsnelheid, augmentatie index, polsdruk en compliance te berekenen. Registratie wordt bewerkstelligd via één computerprogramma voor analyse gedurende de duur van het experiment. Dergelijke waardevolle data geeft inzicht in TEV matrix ombouw, zijn resemblanCE om inheemse / sham controles en de algehele TEV prestaties in vivo.
Introduction
De primaire focus voor de ontwikkeling van Tevs is geweest om een substituut voor autologe transplantatie vervanging bieden bij autologe schepen niet beschikbaar zijn en om donor zicht morbiditeit te beperken. Zo is het aantal coronaire bypass operaties per jaar 350.000 overschreden in de VS en de ideale bron van geschikte transplantaten blijft de linker interne mammaire arterie, links voorste dalende kransslagader en vena saphena 1. Omdat veel mensen die lijden aan vasculaire ziekten misschien niet geschikt zijn slagaders en aders voor autologe transplantatie vervangen, heeft de ontwikkeling van Tevs daarmee uitgegroeid tot een intense gebied van onderzoek decennialang 1-6. Terwijl de engineering en optimalisatie van nieuwe Tevs veel vooruitgang hebben ondergaan, rapportage over de chirurgische technieken gebruikt om de Tevs zelf heeft geen onderwerp van zulke intense discussie te implanteren. Veeleer zijn protocollen betreffende de implantatie van Tevs in diermodellen dat grotendeelstot onderzoekers onderzoeken.
De volgende manuscript wordt gedemonstreerd hoe u Tevs implanteren door gebruik te maken van een end-to-end anastomose aanpak. Deze procedure werd geoptimaliseerd door een specifiek anastomose hechten patroon, stabiliserende hechtdraad techniek optimaliseren longitudinale spanning en de toevoeging van in vivo opvolging instrumentatie. Deze werkwijze staat in tegenstelling tot sommige van de vele variaties die eerder zijn gebruikt. Bovendien is deze procedure wordt beschreven hoe u parameters zoals bloeddruk, TEV diameter / compliance te verwerven en het debiet door de TEV na de operatie tot explantatie. Deze gegevensverzameling een onmisbaar analyse van de TEV terwijl het in het proces van hermodellering.
Protocol
Representative Results
Discussion
Het doel van dit rapport is om een betrouwbaar en reproduceerbaar procedure verstrekken aan implantaat Tevs van interesse in de schapen halsslagader. De inheemse halsslagaders van de dieren die worden gebruikt in dit model waren 0,5-0,75 mm in dikte en 4,5-5 mm buitendiameter. De chirurgische techniek die hier beschreven is succesvol geweest voor het implanteren Tevs variërende geometrieën meten 0,25-1 mm dikte, 5/4 mm buitendiameter en 4 cm lang met succes blijkt effectief tot 3 maanden durende het beoogde eind…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door subsidies van de Nationale Hart en Long Instituut (R01 HL086582) en de New York Stem Cell Science Fund (NYSTEM, Contract # C024316) om STA en DDS Illustraties gebruikt in Jupiter video werden ingevuld door John Nyquist; Medische Illustrator van State University of New York in 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).
