Athymiska Rat modell för utvärdering av Engineered främre korsband Grafts

Introduction

Bristning av främre korsband (ACL) är en av de vanligaste ledbandsskador i knäet ^1. Eftersom spruckit ACL: s inte kan läka utan kirurgiska ingrepp, begränsningar i dagliga aktiviteter samt deltagande i idrott kör över 175.000 patienter att opereras varje år ^2, med en beräknad kostnad på en miljard dollar årligen ^3. För närvarande är antingen auto eller allograft senan som används för ligamentrekonstruktion. Även höga andelen framgångsrika kan uppnås med både auto och allograft ersätta, har allvarliga komplikationer i samband med dessa återuppbyggnads alternativ ^4. Kroppsegen vävnad är förknippad med tagstället sjuklighet och är begränsad i utbudet, särskilt i fall av åter bristning eller flerligamentskada. Å andra sidan, är allograft vävnad kopplad med fördröjd integrering transplantat, ogynnsam inflammatoriskt svar, teoretisk infektiös risk, och begränsad supply ^5. Syntetiska icke nedbrytbara transplantat utvecklades under 1970- och 1980-talen, men hämmades av prematur transplantat bristning, främmande kropp reaktioner, osteolys, och synovit ^6. Som ett resultat av dessa allvarliga problem, finns det för närvarande inga syntetiska transplantat tillgängliga för klinisk användning i USA.

På grund av dessa begränsningar med befintliga graft alternativ och till den senaste utvecklingen inom biologi, teknik och regenerativ medicin, har det funnits ett stort intresse för en vävnadsteknisk lösning för ACL ympning. Aktuella vävnadstekniska strategier använder nedbrytbara biologiska och syntetiska material för att möjliggöra värd vävnadsinväxt samtidigt undvika de begränsningar som är förknippade med permanent syntetiskt material implantation ^7.

Polykaprolakton (PCL) är en biologiskt nedbrytbar polymer som är FDA godkänt för ett antal medicinska tillämpningar inklusive adhesionsspärren och sårförband ^8, som har varit used i en mängd olika tillämpningar, inklusive vaskulär, ben, brosk, nerver, hud och matstrupen tissue engineering ^5,9-16. Gynnsam biokompatibilitet, relativt lång in vivo halveringstid, tillräcklig mekanisk styrka och hög elasticitet bidrar till populariteten av denna polymer i vävnadsteknik. I en gnagare modell av sårläkning, implanterades electrospun PCL visat sig vara icke-immunogent och att integreras i lokal vävnads utan biverkningar ^13. En SEM-bild av electrospun PCL visas i figur 1.

Med nuvarande FDA reglerande standarder, effekt och säkerhet i både små och stora djurmodeller skulle krävas för en PCL eller någon annan konstruerad ACL transplantat att flytta in i kliniska prövningar i USA. Dessutom kan in vivo förhållanden ofta öka egenskaperna för en in vitro vävnadstekniska ACL transplantat. En råttmodell för autolog främre korsbandsrekonstruktion med flexor digitorum longus senan har tidigare beskrivits, där infödda ACL var avskurna, lårbens- och skenbens tunnlar borrades, och transplantatet antogs och säkras på plats med sutur ^17-22. I denna uppsats kommer vi att beskriva en modifiering av denna modell för utvärdering av konstruerade ACL ersättare i stället för autobaserad rekonstruktion (Figur 2).

Även om många djurmodeller finns för ligamentvävnadsteknik, är råttan fördel jämfört med större modeller för ett antal skäl. Dessa fördelar är enklare djurhållning och hantering, färre etiska överväganden, och minskade kostnader ^17,23. Dessutom har råttmodellen använts i stor utsträckning som en modell för ortopedisk vävnadsregenerering, inklusive brosk, senor, och benvävnadsteknik ^24. I synnerhet var atymiska nakna råttor valdes på grund av deras brist på cellförmedlade immunsvar ^25, vilket möjliggör en eventuell implantation of xenogena givarceller i denna modell för att ytterligare förbättra den manipulerade transplantatet i framtiden. I detta metoder papper beskriver vi framställningen och kirurgisk implantation av ett acellulärt, bionedbrytbar polymer transplantat i en atymisk råttmodell av ACL-rekonstruktion.

Protocol

OBS: Alla djur operationer godkändes av den lokala veterinärpersonal och djur kommitté innan påbörjas experimenten.

1. Beredning av Electrospun Polycaprolactone Ställningar

1. Väg och lös medicinsk grad ester poly (ε-kaprolakton) i granulatform i 1,1,1,3,3,3-hexafluor-2-propanol för att skapa en 10% vikt / vikt lösning av PCL-polymer. Låt lösningen rör med hjälp av en omrörarplatta i minst 3 timmar för att säkerställa en homogen lösning.
2. Electrospin PCL-lösning för att skapa en manschett av starkt inriktade PCL fibrer för ställnings tillverkning.
   1. Förbered electro setup i dragskåp med fläkten på hela tiden. Denna består av en stor akryl box som kommer att fungera som en isolerad vakuum medium för electroprocessen och har startpunkter för källan PCL lösningen drivs av en spänningskälla, den motordrivna samla spindeln, och en vakuumport. Rengör akrylc box noggrant med etanol och täcker alla ytor med parafilm ark för att avlägsna eventuella föroreningar som kan äventyra kvaliteten på electrospun produkten.
   2. Fylla på cirka 3 ml av ovanstående lösning i en 10 ml spruta med en trubbig 18 G, 1 ½ tum nål. Ta bort eventuella luftbubblor genom att trycka sprutan upp. Lock-lösning in i en programmerbar sprutpump. För in nålen genom ett litet hål i akryl rutan medan ca ½ tum av nålen utanför akryl box för fastsättning av spänningskällan tråden.
   3. Använd en 30 mm roterande svarv dorn som uppsamlare för de mycket inriktade PCL fibrer; täcker dornen tätt med en tunn remsa av aluminiumfolie. Lås spindeln in i motorn på den motsatta sidan av lådan ca 15 cm bort från sprutans nål.
   4. In plastslangen i vakuumporten och ansluta till dragskåp vakuumkälla. Slå på vakuumkällan och täcka akrylbox med ett lock.
   5. Set infusionshastigheten hos den programmerbara sprutpumpen till 2,5 ml / h. Slå på motorn för att driva spindeln vid 3.450 rpm och fäst den positiva ledningen på spänningskällan till nålspetsen utsidan av lådan med hjälp av en krokodilklämma.
   6. När infusion av PCL lösningen har börjat, slå på spänningskällan och inställd på en driftspänning 20 kV.
   7. Ingjuta lösning för 12 min för att skapa en homogen manschett från 0,5 ml av PCL-lösning.
      OBS: I genomsnitt har varje manschett nog electrospun material för att skapa två sex-stavs ark, som kan användas för att skapa totalt tre fyra skiktade byggnadsställningar.
3. Laserskuren PCL manschetten att bilda flera små blad på en Versa Cutter 2.3 köras med låg vakuuminställning, 10,0 keV landning spänning, 6,4 mm arbetsavstånd, och sonddiameter på 3,0.
   OBS: I detta exempel användes en datorstödd konstruktion som används för att instruera fräsen för att ge flera ark av 1,5 mm x 35 mm x 150 ^ m ställningar medjämnt fördelade hål 150 um diameter vid 15% porarea.
4. Plasma etsa PCL ställningar med en plasma renare att inducera hydrofilitet PCL ytan med jonacceleration. Ställ vakuum till 450 mTorr och behandla de ställningar för 30 sekunder vid hög effekt (29,6 W).
5. Bada ställningar i 70% etanol i en steril miljö.
6. Coat de individuella ställningar med kollagen för att underlätta cellulär adhesion och proliferation in vivo.
   1. Skapa en kollagenbeläggningslösning genom att späda en 8: 1: 2,5 steril lösning av Purecol kollagen 3 mg / ml standardlösning, 10x PBS och 0,1 N NaOH 1: 9 i 1x PBS vid 4 ° C. Blanda noggrant för att säkerställa lösning homogenitet.
   2. Coat individuella 1,5 mm x 35 mm x 150 ^ m ställningar med ett tunt skikt film med ovan angivna kollagenlösningen. Låt torka i 24 h i en steril miljö.
7. Använda 5-0 Vicryl suturer, stapla och anbringa fyra individuella 1,5 mm x 35 mm x 150 um byggnadsställningarmed hjälp av en Krackow stygn för att skapa en slutlig 0,6 mm tjockt, flera lager, kollagenbelagda byggnadsställningar som är redo för implantation.

2. Rat Kirurgi Protokoll

1. Inducera anestesi genom att placera råtta i inandningskammaren och leverera 2% isofluran med 2 L / min syrgas. Bekräfta råttan är tillräckligt bedövades genom att applicera tryck på bakfoten och utvärdering för något svar.
2. På den osterila rygg bord, subkutant injicera 25 mg / kg ampicillin och 0,03 mg / kg buprenorfin.
3. Applicera oftalmisk salva för ögonen. Clip pälsen från den operativa bakbenet och prep operationsområdet med tre alternerande skurar av klorhexidin och 70% etanol.
4. Överför råttan till operationsbordet, på en uppvärmd dyna för att förhindra hypotermi. Säker noskon och underhålla anestesi igenom proceduren med 2% isofluran i 2 L / min syrgas, levererat noskon. Drape på ett sterilt sätt, som lämnar det operativa lem exponeras.
5. Gör en 2 cm lång vertikal snitt mediala till knäet, centrerad på den nivå av patella. Dra huden lateralt tills snittet är centrerad över knäskålen.
6. Använd en skalpell för att göra en medial parapatellar artrotomi genom att skära bara mediala till patella och sträcker sig proximalt till nivån för den muskel- korsningen av quadriceps och distalt till nivån av knäskålssenan införing på skenbens tubercule. Se till att inte skära knäskåls eller quadriceps senor.
7. Släpp patella i sidled genom att göra en 1 cm vertikalt snitt genom knäet kapseln precis lateralt knäskålssenan.
8. Se till att knäet är utsträckt. Ta ett par fina saxar och passera under knäskålen från lateral till medial. Sprid saxen ett par gånger så att extensor mekanismen kan översättas till endera sidan.
9. Medan flexar than knäet, översätta knäskålen i sidled för att exponera insidan av knäleden. Säkerställa tydlig visualisering av interkondylära hack och femorala kondylerna. Med användning av en skalpell, transekt ACL och PCL i skåran.
10. Last borrmaskin med en 1,6 mm k-wire. Placera k-wire tips på ACL ursprung i interkondylära notch. Borra superolaterally och visualisera utförselstället på den laterala aspekten av lårbenet, ta bort alla mjukdelar efter behov med en skalpell. Passera k-wire in och ut några gånger för att säkerställa fri passage för transplantatet.
11. Placera k-wire på ACL fotavtryck på tibiaplatån. Borra anterolaterally och visualisera utgång på anterolateralt proximala tibia. Använd skalpell för att rensa mjuk vävnad som är nödvändigt, så att den punkt där k vira utträder tibia är fullt visualiseras.
12. Passera en förkortad Keith nål (helst inte mer än 2 inches lång) genom lårbens benet tunneln. Trä de två sutur ändarna från ena änden av transplantatet genom ögat av Keith nål. Använd nålen för att dra den ena änden av transplantatet genom lårbenstunneln.
13. Upprepa föregående steg för att passera den andra änden av transplantatet genom skenbenstunneln.
14. Använd 4-0 Vicryl sutur att fästa lårbens änden av transplantat till omgivande benhinnan eller annan mjuk vävnad med en siffra-of-åtta stygn. Manuellt spänning transplantatet med knäet i förlängningen. Anbringa tibiala änden av transplantatet till omgivande periosteum eller annan mjuk vävnad med en siffra-för-åtta stygn.
15. Använd en sax för att skära bort överflödigt transplantat i båda ändarna, vilket lämnar 1-2 mm på varje ände förbi figuren-av-åtta stygn.
16. Förläng knä och minska patella. Använda 4-0 Vicryl, placera en enda siffra-of-åtta stygn för att stänga den mediala ledkapseln, förhindrar lateral subluxation av patella.
17. Stäng huden med en rinnande subkutikulär 5-0 Monocryl eller Vicryl sutur, med omsorg inte att sy den underliggande muskeln eller har någon synlig sutur När huden är stängd.
18. Inject råttor subkutant med buprenorfin varje 12 tim för totalt tre dagar efter operationen. Kolla kirurgiska platsen för någon dränering eller försämrad sårläkning vid tidpunkten för injektion. Haltande och viss svullnad är normalt under de första dagarna efter operationen, men snabbt åtgärda eventuella postoperativa problem i samband med veterinärpersonal. Djuret kan återvända till sociala bostäder vid 2 veckor postoperativt, då kirurgiska snitt är helt läkt.

3. Datainsamling protokoll

1. Vid tidpunkten för offret, asphyxiate råttor individuellt i en sluten _CO2 kammare följt av torakotomi.
2. Skörda både kirurgiskt rekonstruerade och kontra lemmar genom att separera vid höftleden.
   1. För de rekonstruerade lemmar, avlägsna all mjuk vävnad, inklusive bakre korsbandet och resterna från kirurgiskt störde infödda ACL, med fina dissektion att isolera endast lårbenet, skenbenet, och transplantat.
   <li> För kontra lemmar, ta bort all mjuk vävnad utom infödda ACL samt lårben och skenben med fina dissektion.
   2. Använd ett roterande verktyg såsom Dremel, för att avlägsna alla utom ¾ till 1 cm med ben från varje ände av lårbenet-ymp-tibia komplex.
   3. Under denna process och hela biomekanisk testning, regelbundet och ofta spraya ligament regioner med normal saltlösning för att förhindra uttorkning av skördade knät som falskeligen kan förändra resultatet.
3. För histologisk analys, fixa varje knä individuellt i 4% paraformaldehydlösning vid 25 ° C under 48 h. Nästa, dränka knäet i en lösning av Immunocal reagens för fullständig avkalkning; denna process är beroende av kalcifika innehållet i provet och kan ta upp till fem dagar. Kontrollera enskilda prover dagligen för att bedöma framsteg som ofullständig avkalkning kan sänka provkvalitet. När du är klar, utför sektione, slide montering och färgning som önskat.
4. Utför litenm biomekanisk testning för att bedöma funktionsförmåga hos vävnadstekniska ligament.
   1. Säkra lårben och skenben genom att linda 28 G galvaniserad ståltråd runt epifysen av varje ben för sig. Detta för att förhindra felaktiga biomekaniska testdata från tidig dragbrott av provet vid benet snarare än på ligamentet av intresse.
   2. Pot lårbenet i en blandning av polymetylmetakrylat (PMMA) bencement. För att göra detta, blanda de två cement komponenter och omedelbart använda den viskösa blandningen för att säkra lårbenet i metallen, helt innesluter diaphysis av benet i hård potten med epifysen och bifogade ligament utskjutande fritt. Tillåt spontan friradikalpolymerisation att gradvis omvandla de blandade viskösa komponenterna till en degig material och så småningom till en fast härdad matris.
      OBS: Denna process tar flera minuter och kan övervakas genom att manuellt bedöma temperaturen på en bolus göras frånden återstående cement; temperaturen bör gående öka under den exoterma polymerisationsreaktionen och avtar till RT efter materialet stelnar.
   3. Upprepa samma process ovan för cemente tibia, utom när knäet ligament upprätthållande vid 20 ° flexion för perfekt mekanisk provning.
   4. Montera hård lårbenet-graft-tibia komplex på en dragprovningsapparat, och förbereda sig för att spela in belastning och förskjutning som en funktion av tiden från början av spänning till misslyckande. I det här exemplet har vi använt en Instron modell 5564 med en 1 kN lastcell.
   5. Förspänning transplantatet till 2 N vid en ramphastighet av 0,5 N / min och sedan testa transplantatet att misslyckas med en stam hastighet av 0,5 mm / sek. Under processen, vara säker på att ligamentet misslyckas vid mitt substansen och att beniga lårben och skenben är säkra och inte för tidigt misslyckas, vilket felaktigt kan bedöma biomekaniska egenskaper hos den testade ligament.
   6. Använd den genererade lastförskjutningkurvor för att beräkna brottlast och styvhet hos den testade ligamentet.

Representative Results

I vår erfarenhet av 92 rått operationer med en enda kirurg, betyda operationstid från snittet för att fullbordandet av sår var 16,9 min, med en standardavvikelse på 4,7 minuter. Vid tidpunkten för offret, råttor vägde 356 ± 23 g. Alla råttor tolererade operationen väl, och upplevt några komplikationer. Omedelbart efter operationen fick råttorna noteras att bära vikt på det operativa extremitet, men uppvisade en lätt slak. Genom en vecka postoperativt var alla råttor ambulerande med ingen märkbar halta. Djuren fick alla i vikt stadigt under studiens gång, utan några observerade avvikelser i utfodring, urinering eller avföring vanor. Kliniskt, ingen grov sprickbildning i såret, erytem, ​​svullnad, utgjutning eller dränering observerades postoperativt.

De 92 råtta operationer som nämns ovan har inte utförts främst i syfte att detta metoder manuskript. Snarare var de används för att testa olika Engineered villkor transplantat. Medan detailed mekanisk provning och histologiska resultaten är utanför ramen för denna uppsats, kan fler detaljer finns i en uppsats av Leong et al. ^26. I korthet, på 16 veckor efter rekonstruktionen, histologiska analys av den sektione knät visade att ställningen matrisen blev stor del infiltrerats av fibroblaster utsöndrar eosinofil kollagen med god integration i de bentunnlarna (Figur 3). Vid denna tid, har ställningen varit helt resorberas och inga tecken på polymeren visualiserades. Dessutom immunohistokemi för makrofag markör CD68 visade minimal inflammatorisk respons vid 16 veckor efter operationen (Figur 4).

Biomekaniska egenskaper bedömdes omedelbart efter avlivning. Alla prover misslyckades vid mitt ämne (Figur 5). Använda lastförskjutningskurvor genererade från dragprovning (Figur 6), brottlast och styvhetberäknades för varje grupp. Vid 16 veckor efter implantation, den electrospun polymer transplantat hade ungefär dubbelt toppbelastning och styvhet testade omedelbart efter implantation transplantat, men dessa värden var lägre än de infödda ACL ^26.

Figur 1. SEM-bild av electrospun polykaprolakton schavotten med inriktade fibrer. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 2. atymiska råttmodell av ACL-rekonstruktion. (A) Isolering av knäskålssenan via en medial parapatellar hudsnitt. (B) Borrning av lårbens tunnel med användning av 1,6 mM K-tråd. (C) Borrning av tibial tunnel. (D) Placering av 1,2 mm Keith nålen genom lårbens tunneln att dra transplantat igenom. (E) Electrospun polykaprolakton graft dras genom lårbens tunneln. (F) Graft dras genom både lårbens- och skenbens tunnlar, innan ändarna trimmas och sys till benhinnan, och en skiktad stängning utförs. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 3. hematoxylin och eosin färgning av electrospun polymer transplantat (överst) på tibia ben tunnel (vänster), midsubstance (mitten) och lårbens ben tunnel (höger). Som jämförelse är infödd ACL visas (nederst), vid tibial insättning ( vänster), midsubstance (center) och lårbens ursprung (till höger), 10X. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 4. Kolorimetrisk immunohistokemi färgning för CD68, en markör för makrofager. Kvalitativt förefaller det finnas något mer positiv färgning i benet tunneln vid åtta veckor än i det intraartikulära området av transplantat eller vid 16 veckor efter operationen. Det verkar vara minimal inflammation i transplantat. Alla bilder är 20X förstoring. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 5. Bilder av mekanisk provning av implanterade electrospun transplantat, visar fel vid midsubstance av transplantat. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 6. Exempel på lastförskjutningskurvan för vävnadstekniska ACL transplantat vid 16 veckor efter implantation i atymiska råttmodell. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Discussion

ACL skador är ett vanligt tillstånd i ortopedisk idrottskirurgi, med begränsade möjligheter till rekonstruktion i dags. För att utveckla en lämplig vävnadstekniska substitut för ACL som gör att regenere in vivo, är en lämplig djurmodell krävs. I denna studie, är tillverkningen av en bionedbrytbar engineered transplantat beskrivits, som är dess implantation in vivo med användning av en reproducerbar modell för ACL-rekonstruktion i en atymisk råtta. Denna modell kan användas för att utvärdera olika vävnadstekniska ACL transplantat sammansatta av olika biomaterial, inklusive cellulära transplantat och de med bolagiserade tillväxtfaktorer.

I denna studie har vi testat ett acellulärt, electrospun polykaprolakton transplantat med riktade fibrer. Tidigare studier av vävnadsteknisk ligamentrekonstruktion har implanterat flätade eller extruderade grafter gjorda av en mängd olika material, inklusive silke, PLLA, och polyuretan ^27-29. Inget av dessa material resulterade i både en framgångsrik integrering av transplantatet och rekapitulation av de mekaniska egenskaperna hos ACL ^7. Medan många polymerer har potential att användas i ligament rekonstruktion, undersökt denna studie PCL eftersom det är biologiskt inert, giftfri, bryts ned långsamt in vivo, och är lätt tillverkas i en önskad konforma ^30. PCL är också mekaniskt robust och visar liten plastisk deformation under mekanisk påfrestning ^30. Dess användning har etablerats i benvävnaden engineering litteraturen som en pålitlig reservoar för mineralisering och typ I-kollagen nedfall på grund av sin linje av nanofibrer struktur när electrospun ^31. Dessutom har det visats att den höga yta till volym och kort diffusionslängd skala av fibrerna med liten diameter i elektrospunna PCL mattor är gynnsamma för kontrollerad läkemedelstillförsel och användning i vävnadsteknik ^31.

Det konstaterades attde implanterade transplantat var biokompatibla baserad på en brist på klinisk biverkning, och underlättat infödda cellinfiltration som sett histologiskt vid 16 veckor efter operationen. Vi utnyttjade ett athymiska djurmodell i denna studie eftersom det är det första steget i en tvåstegs-projektet som så småningom kommer att använda mänskliga celler implanterade med transplantatet, och en athymiska modell skulle minska oro avslag på mänskliga celler. Den electrospun polymer schavotten lättat både cell och matris anpassningen på regenere ACL. Såsom kan ses i tvärsnittet av transplantatet var de flesta av cellerna i linje i riktningen av fibrerna. De implanterade transplantat visade ökad mekaniska egenskaper över tiden. Belastning till misslyckande av polymer transplantat fördubblades jämfört med den rekonstruerade ACL omedelbart postoperativt. Medan toppbelastning och styvhet PCL transplantat kan tyckas lågt i jämförelse med infödda ACL, är det viktigt att komma ihåg att dessa resultat ska ses i ljuset av fagera som även den nuvarande guldmyntfoten, auto eller allograft, inte kan uppnå den mekaniska hållfastheten hos friska ACL med 16 veckor efter operationen. Till exempel, Xu et al. Rapporterade om en ACL autograft i en kaninmodell, där toppbelastning var 20% -35% och stelhet var 23% -36% som friska infödda ACL med 6 månader postoperativt ^32. Dessutom en allograft studie i en hundmodell visade ca 30% toppbelastningen och 40% styvhet infödda ACL med 30 veckor postoperativt ^33.

Även om det är utanför ramen för denna uppsats, kan många andra analyser göras för att utvärdera transplantat kvaliteten efter användning av denna djurmodell. Detta inkluderar men är inte begränsat till självlysande avbildning eller röntgen och datortomografi in vivo, och en mängd fläckar och analyser såsom immunohistokemi för kollagenmarkörer eller inflammatoriska markörer. Till exempel vi tidigare publicerade resultat på kvantifiering av allianssamarbetellagen fibrer som använder picrosirius röd färgning efter implantation av elektrospunna PCL byggnadsställningar implanteras i denna djurmodell ^26.

Potentiella begränsningar av denna studie omfattar val av djurmodellen själv. De inneboende skillnader i anatomi och gångart i quadrupedal råtta jämfört med bipedal människor innebär att biomekanik ACL varierar och att översättningen av kliniska parametrar mellan modellerna bör göras med kunskap om dessa begränsningar. Detta är dock frågan vanligt i djurstudier och upphäver inte vikten eller translationell potential för denna forskning.

Det har varit intressant forskning om postoperativa protokoll för rått ACL rekonstruktion med autograft som kan tillämpas på vår modell för manipulerade ACL ersättare i framtiden. Externa fixeringsanordningar har använts för att immobilisera råttor postoperativt för att möjliggöra förbättrad senan-benläkning i en sena autograft modell19. Dessutom har det visats att fördröjd cyklisk belastning, såsom med den flexande-sträck anordning beskriven av Stasiak et al. ^34, ytterligare kan förstärka autograft inkorporering ^20. Det har emellertid också visat sig att kort varaktighet låg magnitud cyklisk belastning kan också orsaka ökad inflammation och minskad benbildning vid ben-senan gränssnittet ^35. Ytterligare undersökningar måste genomföras för att utvärdera tillämpningen av dessa resultat till en electrospun, polymerbaserad ACL byte, eftersom en sådan transplantat skulle ha svagare initiala mekaniska egenskaper än en sena allograft.

Den aktuella studien har utvecklat en modell av främre korsbandsrekonstruktion med ett acellulärt electrospun transplantat i en athymiska råtta, baserat av modifieringar av en tidigare beskriven rått autograft modell ^17-22. Vi demonstrerade utarbetandet av tät-inriktade kollagen i hela transplantatet med en samtidig förbättring av belastning till brottav transplantatet över tiden. Denna studie ger också bevis på konceptet för att använda denna modell i framtiden för att utvärdera olika vävnadstekniska transplantat för främre korsbandsrekonstruktion. I synnerhet medger atymiska råttan för sådd av xenogena givarceller.

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