Atymiske Rat Modell for Evaluering av Engineered Fremre korsbånd Grafts

Introduction

Ruptur av fremre korsbånd (ACL) er en av de vanligste ligamentskader i kneet ^en. Fordi sprukket ACL er ikke er i stand til å helbrede uten kirurgisk inngrep, er begrensningene i dagliglivets aktiviteter, samt deltakelse i idrett kjøre over 175,000 pasienter opereres hvert år ^to, med en beregnet kostnad på en milliard dollar årlig ^tre. Foreløpig er enten autograft eller allograft sene brukes for ligament gjenoppbygging. Selv om høy suksessrate som kan oppnås med både autograft og allograft erstatning, er alvorlige komplikasjoner forbundet med disse gjenoppbygging alternativer ^4. Autograft vev er assosiert med donor området sykelighet og er begrenset i tilbudet, spesielt i tilfeller av re-ruptur eller multi-ligamentous skade. På den annen side er allograft vev forbundet med forsinket graft integrasjon, uønskede inflammatoriske respons, teoretisk infeksjonsrisiko, og begrenset supply ^5. Syntetiske ikke-nedbrytbare grafts ble utviklet i 1970 og 1980, men ble hindret av for tidlig pode brudd, utenlandske kroppen reaksjoner, osteolyse, og synovitis ^6. Som et resultat av disse alvorlige bekymringer, er det i dag ingen syntetiske grafts tilgjengelig for klinisk bruk i USA.

På grunn av disse begrensningene med eksisterende pode alternativer og til den siste utviklingen i biologi, ingeniørfag og regenerativ medisin, har det vært stor interesse i en vev konstruert løsning for ACL pode. Nåværende tissue engineering strategier ansette nedbrytbare biologiske og syntetiske materialer for å gi rom for verts vevsinnvekst samtidig unngå begrensninger knyttet permanent syntetisk materiale implantasjon ^7.

Polykaprolakton (PCL) er en biologisk nedbrytbar polymer som er godkjent av FDA for et antall medisinske anvendelser inkludert adhesjonsbarriere og sårbandasje ^8, har det vært used i et bredt spekter av bruksområder, inkludert vaskulær, bein, brusk, nerve, hud, og esophageal tissue engineering ^5,9-16. Gunstige biokompatibilitet, forholdsvis lang i-vivo halveringstid, tilstrekkelig mekanisk styrke, og høy elastisitet bidrar til populariteten til denne polymer i tissue engineering. I en gnager-modell av sårheling, ble implantert elektrospunnede PCL vist seg å være ikke-immunogenisk, og å integrere i lokalt vev uten bivirkninger ^13. Et SEM-bilde av elektrospunnede PCL er vist i figur 1.

Med dagens FDA regulatoriske standarder, sikkerhet og effekt i både små og store dyremodeller ville være nødvendig for en PCL eller andre konstruerte ACL pode å flytte inn i kliniske studier i USA. I tillegg kan in vivo forholdene ofte forsterke egenskapene til en in vitro vev konstruert ACL pode. En rotte modell av autolog ACL rekonstruksjon med flexor digitorum longus sene er blitt beskrevet tidligere, hvori det native ACL ble kuttet, lår- og tibial tunnelene ble boret, og pode ble passert, og festes på plass med sutur ^17-22. I denne artikkelen vil vi beskrive en modifikasjon av denne modellen for evaluering av konstruerte ACL utskiftninger i stedet for autograft basert rekonstruksjon (figur 2).

Selv om mange dyremodeller eksisterer for ligament tissue engineering, er rotta fordelaktig i forhold til større modeller for en rekke årsaker. Disse fordelene inkluderer enklere dyrehold og håndtering, færre etiske hensyn, og reduserte kostnader ^17,23. I tillegg har rottemodellen blitt brukt i stor utstrekning som en modell for ortopedisk regenerering av vev, blant annet brusk, sener, benvev og ingeniør ^24. Spesielt ble atymiske nakne rotter valgt på grunn av deres manglende celle-mediert immunrespons ^25, slik at for den eventuelt implantering of xenogene donorceller i denne modellen for å ytterligere styrke konstruert pode i fremtiden. I denne metoder papir, beskriver vi fabrikasjon og kirurgisk implantasjon av en acellulær, biologisk nedbrytbar polymer pode i en atymiske rottemodell av ACL rekonstruksjon.

Protocol

MERK: Alle dyre operasjoner ble godkjent av den lokale veterinær ansatte og dyr bruk komiteen før du starter forsøkene.

1. Utarbeidelse av elektrospunnede polykaprolakton Stillas

1. Vei og oppløse medisinsk kvalitet ester terminert poly (ε-kaprolakton) i granulatform i 1,1,1,3,3,3-heksafluor-2-propanol for å lage en 10% w / w oppløsning av PCL-polymer. La løsningen røres ved hjelp av en røreplate i minst 3 timer for å sikre en homogen oppløsning.
2. Electrospin PCL løsning for å skape en mansjett av høyt justert PCL fibre for stillas fabrikasjon.
   1. Forberede electro oppsett i et avtrekksskap med vifte på hele tiden. Dette består av et stort akryl boks som vil tjene som en isolert vakuum medium for electroprosessen og har inngangspunkter for kilden PCL løsning drevet av en spenningskilde, en motordrevet oppsamlings doren, og en vakuumport. Rengjør akrylc boksen grundig med etanol og dekke alle overflater med parafilm ark for å fjerne eventuelle urenheter som kan kompromittere kvaliteten av elektrospunnede produktet.
   2. Laste omtrent 3 ml av den ovennevnte løsning i en 10 ml sprøyte med en 18 G buttendede, 1? Mm nål. Fjern eventuelle luftbobler ved å skyve sprøyten opp. Låseoppløsning i en programmerbar sprøytepumpe. Sette nålen gjennom et lite hull i akryl boksen og samtidig la omtrent en halv tomme av nålen utsiden av akrylboksen for feste til spenningskilden wire.
   3. Bruke en 30 mm roterende dreiespindelen som oppsamler for de sterkt innrettede PCL-fibre; dekke spindelen tett med en tynn strimmel av aluminiumfolie. Låse doren inn i motoren på den motsatte side av boksen omtrent 15 cm fra sprøytespissen.
   4. Sett plastslange inn i vakuumporten og koble til avtrekksskap vakuumkilde. Slå på vakuumkilde og dekke akryl boks med lokk.
   5. Set infusjonshastigheten av den programmerbare sprøytepumpe til 2,5 ml / time. Slå på motoren for å operere stammen ved 3450 rpm og fest den positive ledningen til spenningskilden til nålespissen utenfor boksen ved hjelp av en alligator klipp.
   6. Når infusjon av PCL løsningen har begynt, slå på spenningskilden og satt til en 20 kV driftsspenning.
   7. Tilføre oppløsningen i 12 min for å lage en homogen mansjetten fra 0,5 ml av PCL-løsning.
      MERK: I gjennomsnitt har hver mansjett nok elektrospunnede materiale til å lage to seks-stavs ark, som kan brukes til å skape totalt tre fire-lag stillaser.
3. Laser kutte PCL mansjett til å danne flere små ark på en VersaLaser Cutter 2.3 drives med lav-vakuum innstilling, 10,0 keV landing spenning, 6,4 mm arbeidsavstand, og sonde diameter på 3,0.
   MERK: I dette eksempelet ble en datastyrt design brukes til å instruere kutteren for å gi flere ark på 1,5 mm x 35 mm x 150 mikrometer stillaser medjevnt fordelt 150 um diameter hull på 15% pore-området.
4. Plasma etse PCL stillasene ved hjelp av en plasma renere å indusere hydrofilisiteten til PCL overflaten med ion akselerasjon. Still vakuum til 450 mTorr og godbiten stillasene for 30 sek ved høy effekt (29,6 W).
5. Bade de stillas i 70% etanol i et sterilt miljø.
6. Frakk de enkelte stillas med kollagen for å lette cellulær vedheft og spredning in vivo.
   1. Lag et kollagenbeleggoppløsningen ved fortynning av en 8: 1: 2,5 steril oppløsning av Purecol kollagen 3 mg / ml standardoppløsning, 10x PBS og 0,1 N NaOH 1: 9 i 1 x PBS ved 4 ° C. Bland grundig for å sikre løsning homogenitet.
   2. Belegge individuelle 1.5 mm x 35 mm x 150 um stillas med et tynt lag film av den ovennevnte kollagenløsning. La det tørke i 24 timer i et sterilt miljø.
7. Ved hjelp av 5-0 Vicryl sting, stable og fest fire individuelle 1,5 mm x 35 mm x 150 mikrometer stillaserved hjelp av en Krackow sy å lage en endelig 0,6 mm tykk, flerlags, kollagen-belagt stillaset som er klar for implantasjon.

2. Rat Surgery Protocol

1. Indusere anestesi ved å plassere rotte i inhalering kammer og levere 2% isofluran med 2 l / min oksygen. Bekreft rotta er tilstrekkelig bedøvet ved å legge press på bakfot og vurdere for noen respons.
2. På den ikke-sterile tilbake bordet, subkutant injisere 25 mg / kg ampicillin og 0.03 mg / kg buprenorfin.
3. Påfør oftalmisk salve til øynene. Klippet pelsen fra den operative bakben og prep operasjonsstedet med tre vekslende skrubb av klorheksidin og 70% etanol.
4. Overfør rotte til operasjonsbordet, på en oppvarmet pad for å forebygge hypotermi. Sikker nesekonus, og opprettholde anestesi gjennom prosedyren med 2% isofluran i 2 l / min oksygen, levert nesekonusen. Drapere på en steril måte, slik at den operative lem eksponert.
5. Gjør en 2 cm lang vertikal snitt medial til kneet, sentrert på nivået av patella. Trekke huden sidelengs inntil snittet er sentrert over kneet.
6. Bruke en skalpell for å lage en medial parapatellar artrotomi ved å kutte bare medial til patella og strekker seg proksimalt til nivået for den musculotendinous krysset av quadriceps og distalt til nivået av patellarsenen innsetting av tibial tubercule. Pass på å ikke kutte patellar eller quadriceps sener.
7. Utgivelsen patella lateralt ved å lage en 1 cm vertikalt snitt gjennom kneet kapsel bare lateral til patellarsenen.
8. Sørg for at kneet er utvidet. Ta et par av fine saks og passere under patella fra laterale til mediale. Spre saks et par ganger slik at strekkemekanismen kan oversettes til en av sidene.
9. Mens bøye tHan kneet, sette patella sideveis for å blotte innsiden av kneleddet. Sikre klar visualisering av intercondylar hakk og femurkondyler. Ved hjelp av en skalpell, skjære over ACL og PCL i hakk.
10. Last bormaskin med en 1,6 mm k-wire. Plassere k-ledning tips på ACL opprinnelse i intercondylar hakk. Bore superolaterally og visual avkjørselen punktet på den laterale aspektet av femur, fjerne eventuelle bløtvev som nødvendig med en skalpell. Passere k-ledning inn og ut et par ganger for å sikre fri passasje for pode.
11. Plasser k-ledningen på ACL fotavtrykk på tibial platå. Bore anterolaterally og visualisere exit punkt på anterolateral proksimale tibia. Bruk skalpell for å fjerne bløtvev etter behov, slik at det punktet hvor k-ledningen kommer ut av tibia er fullt visualisert.
12. Passere en forkortet Keith nål (helst ikke mer enn to inches lang) gjennom lårbenet tunnel. Tre de to endene sutur fra den ene enden av graftet gjennom øyet av Keith nål. Bruk nål for å trekke en ende av graftet gjennom den femorale tunnelen.
13. Gjenta trinn forut for å passere den andre enden av graftet gjennom tibial tunnelen.
14. Bruk 4-0 Vicryl sutur å påføre femoral enden av pode til omkringliggende periost eller annet mykt vev med en figur-of-åtte sting. Manuelt spenning pode med kneet i forlengelsen. Påføre tibial enden av pode til omkringliggende periost eller annet mykt vev med en figur-of-åtte sting.
15. Bruk en saks til å klippe av overflødig pode på begge ender, slik at 1-2 mm på hver ende forbi figur-of-åtte sting.
16. Forlenge kneet og redusere patella. Ved hjelp av 4-0 Vicryl, plassere en enkelt figur-of-åtte sting for å lukke den mediale leddkapsel, hindre lateral subluksasjon av patella.
17. Lukk huden med en løpende subkutikulær 5-0 Monocryl eller Vicryl sutur, med forsiktighet for ikke å sy den underliggende muskel eller har noen synlig sutur når huden er lukket.
18. Inject rotter subkutant med buprenorfin hver 12. time i totalt tre dager postoperativt. Kontroller kirurgiske området for en hvilken som helst drenering eller sårdehiscens ved tidspunktet for injeksjonen. Halting og noe hevelse er normalt i de første dagene etter operasjonen, men straks løse eventuelle postoperative bekymringer i forbindelse med veterinær ansatte. Dyret kan gå tilbake til en kommunal bolig på to uker etter operasjonen, når kirurgiske snitt er helt leget.

3. Datainnsamling Protocol

1. På tidspunktet for offer, asphyxiate rotter individuelt i et lukket CO ₂ kammer etterfulgt av Thoracotomi.
2. Høste både kirurgisk rekonstruert og kontralaterale lemmer ved å skille på hofteleddet.
   1. For de rekonstruerte lemmer, fjerne alt bløtvev, inkludert bakre korsbånd og restene fra kirurgisk forstyrret innfødte ACL, etter fint disseksjon å isolere bare femur, tibia, og pode.
   <li> For kontralaterale lemmer, fjerne alt bløtvev unntatt innfødte ACL samt femur og tibia med bøter disseksjon.
   2. Bruke et roterende verktøy som Dremel, for å fjerne alle bortsett fra ¾ til 1 cm av ben fra hver ende av femur-pode-tibia kompleks.
   3. I løpet av denne prosessen og gjennom biomekanisk testing, regelmessig og ofte spray ligament regioner med fysiologisk saltvann for å hindre uttørking av høstet kneet som kan feilaktig endre resultatene.
3. For histologisk analyse, fikse hvert kne individuelt i 4% paraformaldehydoppløsning ved 25 ° C i 48 timer. Deretter senk kneet i en oppløsning av Immunocal reagens for fullstendig avkalking; denne prosessen er avhengig av forkalkede innholdet i prøven, og kan ta opp til fem dager. Sjekk individuelle prøver daglig å vurdere fremgangen som ufullstendig avkalking kan senke prøvekvalitet. Når prosessen er ferdig, utfører seksjonering, lysbilde montering, og flekker som ønsket.
4. Utføm biomekanisk testing for å vurdere den funksjonelle kapasitet av vevet konstruert ligament.
   1. Fest femur og tibia ved å pakke 28 G galvanisert ståltråd rundt epifysen av hvert ben separat. Dette er for å unngå unøyaktige biomekaniske testdata fra tidlig strekkbrudd av prøven på beinet i stedet for på ligament av interesse.
   2. Pot femur i en blanding av polymetylmetakrylat (PMMA) beinsement. For å gjøre dette, bland de to sementkomponenter og umiddelbart bruke viskøs blanding for å sikre femur i metallet, helt encasing diaphysis av benet i den sementert potten med epifysen og festet leddbånd utstå fritt. Tillate spontan friradikalpolymerisasjon å gradvis forandre de blandede viskøse komponenter til en deigaktig materiale og til slutt inn i en fast herdet grunnmasse.
      MERK: Denne prosessen tar flere minutter, og kan overvåkes ved manuelt å vurdere temperaturen på en bolus laget avde resterende sement; bør temperaturen forbigående øker under den eksoterme polymerisasjonsreaksjonen og avta til RT etter at materialet størkner.
   3. Gjenta den samme prosessen ovenfor for semente tibia, bortsett samtidig opprettholde kne ligament ved 20 ° fleksjon for ideell mekanisk testing.
   4. Montere sementert femur-pode-tibia kompleks på en strekkprøveapparat, og forbereder å ta opp belastning og forskyvning som en funksjon av tiden fra begynnelsen av spenning til svikt. I dette eksemplet har vi brukt et Instron modell 5564 med en 1 kN belastningscelle.
   5. Forspenning transplantatet til 2 N med en hastighet på 0,5 N / min, og deretter teste transplantatet til svikt ved en strekkhastighet på 0,5 mm / sek. I løpet av prosessen, være sikker på at ligament er sviktende på mid-stoff, og at den benete femur og tibia er sikre og ikke for tidlig sviktende, noe som kan unøyaktig vurdere biomekaniske egenskapene til testet ligament.
   6. Bruk det genererte load-forskyvningkurvene for å beregne feilbelastning og stivhet av de testede ligament.

Representative Results

I vår erfaring med 92 rotte inngrep med en enkelt kirurg, betyr operativ tid fra snitt til gjennomføring av såret var 16,9 min, med et standardavvik på 4,7 min. På tidspunktet for offer, rotter veide 356 ± 23 g. Alle rotter tolerert operasjonen godt, og opplevde ingen komplikasjoner. Umiddelbart etter operasjonen ble rottene notert til å bære vekten av den operative ekstremitet, men oppviste en svak halting. Etter en uke postoperativt, ble alle rotter ambulerer uten nevneverdig slapp. Dyrene alt gått opp i vekt jevnt og trutt i løpet av studien, med ingen observerte unormalt i fôring, urinering, eller avføringsvaner. Klinisk, ingen brutto sårruptur, erytem, ​​hevelse, effusjon, eller drenering ble observert postoperativt.

De 92 rotte operasjoner nevnt ovenfor ble ikke utført primært for hensikten med denne metoder manuskript. Heller, de ble brukt til å teste ulike konstruerte pode forhold. Mens detailed mekanisk testing og histologiske resultatene er utenfor omfanget av denne artikkelen, kan flere detaljer finnes i en artikkel av Leong et al. ^26. I korte trekk, ved 16 uker etter rekonstruksjonen, histologisk analyse av seksjonert kneet viste at stillaset matrisen ble i stor grad infiltrert av fibroblaster som utskiller eosinofil kollagen med god integrering i benet tunneler (figur 3). På denne tiden har stillaset blitt fullstendig resorbert og ingen bevis for polymeren ble visualisert. I tillegg immunhistokjemi for makrofagen markør CD68 viste minimal inflammatorisk respons ved 16 uker postoperativt (figur 4).

Biomekaniske egenskaper ble vurdert umiddelbart etter avliving. Alle testede prøver sviktet ved midten av stoffet (figur 5). Ved hjelp av last fortrengning kurver generert fra strekkprøving (figur 6), svikt belastning og stivhetble beregnet for hver gruppe. 16 uker etter implantasjon, den elektrospunnede polymer pode hadde omtrent dobbelt topplast og stivhet av pode testet umiddelbart etter implantasjon, men disse verdiene var lavere enn den opprinnelige ACL ^26.

Figur 1. SEM bilde av elektrospunnede polykaprolakton stillas med retningsstyrte fibre. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2. atymiske rottemodell av ACL rekonstruksjon. (A) Isolering av patellarsenen via en medial parapatellar snitt i huden. (B) Boring av femoral tunnel ved hjelp av 1,6 mm k-wire. (C) Boring av tibial tunnel. (D) Plassering av 1,2 mm Keith nål gjennom lårbens tunnel for å trekke pode gjennom. (E) elektrospunnede polykaprolakton graftet trukket gjennom femoralis tunnel. (F) Graft trukket gjennom både femoral og tibial tunneler, før endene er trimmet og sutureres til periosteum, og en lagdelt nedleggelse utføres. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 3. Hematoxylin og eosin farging av elektrospunnede polymer pode (øverst) på tibial bein tunnel (til venstre), midsubstance (i midten), og lårbenet tunnel (til høyre). Til sammenligning er innfødt ACL vist (nederst), på tibial innsetting ( venstre), midsubstance (center) og lårbens opprinnelse (til høyre), 10X. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 4. Kolorimetrisk immunhistokjemisk farging for CD68, en markør for makrofager. Kvalitativt, synes det ikke å være noe mer positiv farging i benet tunnelen ved 8 uker enn i intraartikulær region av graftet eller ved 16 uker postoperativ. Det synes å være minimal inflammasjon i transplantater. Alle bilder er 20X forstørrelse. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 5. Bilder av mekanisk testing av implantert elektrospunnede pode, viser svikt ved midsubstance av pode. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 6. Eksempel på lastforskyvningskurve for vev-konstruert ACL pode på 16 uker etter implantasjon i atymiske rottemodell. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Discussion

Korsbåndskader er en vanlig tilstand i ortopedisk sport kirurgi, med begrensede muligheter for rekonstruksjon på det nåværende tidspunkt. For å utvikle et egnet vev-konstruert erstatning for ACL som vil tillate regenerering in vivo, er en egnet dyremodell nødvendig. I denne studien, er fremstillingen av en bionedbrytbar konstruert transplantat er beskrevet, så er dens implantering in vivo ved hjelp av en reproduserbar modell av ACL rekonstruksjon i en atymisk rotte. Denne modellen kan bli anvendt for å evaluere forskjellige vevs-konstruert ACL grafts sammensatt av ulike biomaterialer, inkludert celletransplantater og de med Incorporated vekstfaktorer.

I denne studien har vi testet en acellulær, elektrospunnede polykaprolakton pode med orienterte fibre. Tidligere studier av vev konstruert leddbånd rekonstruksjon er implantert flettet eller ekstrudert grafts laget av en rekke materialer, inkludert silke, PLLA og polyuretan ^27-29. Ingen av disse materialer som resulterte i både vellykket integrering av transplantatet, og gjentagelse av de mekaniske egenskapene til ACL ^7. Selv om mange polymerer som har potensial for anvendelse ved ligament rekonstruksjon, denne studien undersøkte PCL fordi det er biologisk inert, ikke-giftig, nedbrytes sakte in vivo, og er lett å fremstille i en ønsket konformasjon ^30. PCL er også mekanisk robust og viser liten plastisk deformasjon under mekanisk belastning ^30. Bruken har blitt etablert i benvev ingeniør litteratur som en pålitelig reservoar for mineralisering og type I kollagen deponering på grunn av sin justert nanofiber struktur når elektrospunnede ^31. Dessuten har det vist seg at den høye overflate og volum og kort diffusjonslengde omfanget av liten diameter fibrene i elektrospunnede PCL matter er gunstige for kontrollert medikamentavgivelse og bruk i vevsteknologi ^31.

Det ble funnet atde implanterte grafts var biokompatibelt basert på manglende klinisk bivirkning, og tilrettelagt innfødte celle infiltrasjon sett histologisk ved 16 uker etter operasjonen. Vi benyttet en atymisk dyremodell i denne studien som det er det første trinn av en to-trinns-prosjektet som til slutt vil benytte humane celler implantert med transplantatet, og en atymisk modell ville redusere bekymringer vedrørende avvisning av de humane cellene. Den elektrospunnede polymer stillas tilrettelagt både celle og matrise justering i den regenererte ACL. Som det fremgår av tverrsnittet av transplantatet, ble mesteparten av cellene innrettet i retning av fibrene. De implanterte grafts viste økt mekaniske egenskaper over tid. Lasten til svikt av polymer grafts doblet i forhold til den rekonstruerte ACL umiddelbart postoperativt. Mens topplast og stivhet av PCL pode kan synes lavt i forhold til innfødte ACL, er det viktig å huske at disse resultatene må ses i lys av fhandling som selv dagens gullstandard, autografts eller allografter, er ikke i stand til å oppnå mekanisk styrke av sunn ACL ved 16 uker etter operasjonen. For eksempel, Xu et al. Rapportert på en ACL autograft i en kanin modell, der topplast var 20% -35% og stivhet var 23% -36% som av sunn innfødte ACL etter seks måneder postoperativt ^32. I tillegg kan en allograft studie i en hundemodell viste ca 30% topplast og 40% stivhet av innfødte ACL etter 30 uker postoperativt ^33.

Selv om det ligger utenfor rammen av dette papir, kan mange andre analyser utføres for å evaluere pode kvalitet etter anvendelse av denne dyremodell. Dette inkluderer, men er ikke begrenset til bioluminescent avbildning eller røntgen og CT-skanning i vivo, og et mangfold av flekker og analyser som immunhistokjemi for kollagen markører eller inflammasjonsmarkører. For eksempel, vi tidligere publiserte resultater på kvantifisering av aligned collagen fibre bruker picrosirius røde flekker etter implantasjon av elektrospunnede PCL stillas implantert i denne dyremodell ^26.

Potensielle begrensninger i denne studien omfatter valg av dyremodell selv. De iboende forskjeller i anatomi og gangart i quadrupedal rotte i forhold til tobent mennesker mener at biomekanikk av ACL gjør varierer og at oversettelse av kliniske parametre mellom modellene bør gjøres med kunnskap om disse begrensningene. Men dette er et vanlig problem i dyrestudier og opphever ikke betydningen eller translasjonsforskning potensialet i denne forskningen.

Det har vært interessant forskning på postoperative protokoller for rotte ACL rekonstruksjon med autograft som kan brukes på vår modell for konstruerte ACL utskiftninger i fremtiden. Eksterne fikseringsanordninger er blitt anvendt for å immobilisere rotter post-operativt for å tillate økt strekk-bentilheling i en sene autograft modellen19. I tillegg har det blitt vist at forsinket syklisk belastning, slik som med forlengelses fleksjon-enheten som er beskrevet av Stasiak et al., ^34, kan ytterligere forbedre autograft inkorporering ^20. Imidlertid har det også blitt vist at korte varighet lav størrelsesorden syklisk belastning kan også føre til økt betennelse og redusert bendannelse ved ben-senen grensesnitt ^35. Videre undersøkelser må gjennomføres for å evaluere anvendelsen av disse funnene til en elektrospunnede, polymer-baserte ACL erstatning, som sådan en pode ville ha svakere første mekaniske egenskaper enn en sene allograft.

Denne studien har utviklet en modell av ACL rekonstruksjon med en acellulær elektrospunnede pode i en atymiske rotte, basert av modifikasjoner av en tidligere beskrevet rotte autograft modell ^17-22. Vi demonstrerte utarbeidelsen av tett-justert kollagen hele graftet med en samtidig forbedring av last til sviktav graftet over tid. Denne studien gir også proof of concept for å bruke denne modellen i fremtiden for å vurdere ulike vev-konstruert grafts for ACL rekonstruksjon. Spesielt tillater den atymiske rat for såing av xenogene donorceller.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Medical grade ester terminated poly (ε-caprolactone), granule form (MW = 110,000)	Lactel Absorbable Polymers		Custom synthesized polymer to desired molecular weight
1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol	Sigma-Aldrich	105228	Solvent for PCL polymer
18 G x 1½" bevel needle	BD Medical	305196
Remote Infuse/Withdraw Programmable Syringe Pump	Harvard Apparatus	702101
VersaLaser VLS2.30 Laser Engraver	Microgeo USA	VLS2.30
Expanded Plasma Cleaner 115 V	Harrick Plasma	PDC-001	Plasma etch just prior to collagen coating for surface modification
PureCol Collagen Standard Solution, 3 mg/ml	Advanced Biomatrix	5015-A	Mix 8:1:2.5 solution of PureCol, 10x PBS, 0.1 N NaOH 1:9 in 1x PBS
Suture, 5-0 Vicryl	Henry Schein	1086471
Suture, 4-0 Vicryl	Henry Schein	6540072
Sharp-pointed Dissecting Scissors (Straight; 4.5 inch)	Fisher Scientific	8940
Buphrenorphine hydrochloride	Sigma-Aldrich	B9275	Use 0.03 mg/kg for both intra- and post-operatively for pain control
Ampicillin, injectable	Henry Schein	1185678	Use 25 mg/kg subcutaneously during the procedure
K-wire, 1.6 mm	Spectrum Surgical	SI040062
Keith Needle, Straight 1½"	Delasco Dermatology Lab & Supply	KE-112
Immunocal Decalcifying Solution	Fisher Scientific	NC9491030
Opticryl Acrylic Resin Bone Cement (PMMA) (Monomer and polymer)	US Dental Depot	OPTICRYL 100410
Instron Model 5564 Tensile Testing Machine	Instron	5564	Any comparable tensile testing apparatus is suitable