Summary
在体内, 哺乳动物的临界骨缺损模型是必不可少的研究愈合机制和骨科治疗。在这里, 我们介绍了一种方案, 以创建可重复的, 节段, 股骨缺损在大鼠稳定使用外固定。
Abstract
骨科研究在很大程度上依赖于动物模型来研究骨愈合的机制在体内, 以及研究新的治疗技术。临界大小的节段缺陷是具有挑战性的治疗临床, 研究工作可以受益于一个可靠的, 动态的小动物模型的节段股骨缺陷。在本研究中, 我们提出了一个优化的手术方案, 以一致和重现5毫米临界骨干缺损在大鼠股骨稳定与外部固定器。采用定制夹具对4根基什内尔电线进行了骨固定器切除术, 并采用合适的外固定装置进行了稳定。一个振荡骨锯被用来制造缺陷。单独植入胶原蛋白海绵或浸泡在 rhBMP-2 中的胶原蛋白海绵, 并使用 x 光片在12周内监测骨愈合情况。12周后, 对大鼠进行了牺牲, 并对切除和治疗股骨进行了组织学分析。骨缺损只含有胶原蛋白海绵导致不愈合, 而 Rbmp-2 治疗导致骨膜粘液和新的骨重塑形成。植入后动物恢复良好, 外固定成功地稳定了股骨缺损, 持续12周。这种简化的手术模式可以很容易地应用于研究骨愈合和测试新的骨科生物材料和再生疗法在体内。
Introduction
骨科创伤手术的重点是治疗广泛的复杂骨折。由于周围肌肉和骨膜再生能力下降以及局部血管生成失败, 临床上证明很难治疗严重的过敏性骨缺损.现代治疗技术包括骨移植、延迟骨 (masquelet) 的手术固定、骨移植、骨移植、融合或截肢2,3,4。在大多数患者谁具有流动功能保存后, 他们的创伤, 功能良好的远端肢体, 肢体救助显然是一个更好的治疗方案5。这些抢救治疗往往需要在一个漫长的疗程分阶段的手术干预。一些作者认为, 外固定优于内固定为这些应用相比, 由于减少组织损伤在体内植入表面积, 并增加术后可调性固定器6。然而, 一项前瞻性的随机对照试验目前正在进行中, 以帮助澄清这种争议的内固定对外外固定严重开放骨折的胫骨7。不幸的是, 无论选择哪种治疗方法, 显著的并发症和故障率持续 8,9。对于节段性骨丢失, 外科医生必须面对构成重大挑战的节段性过敏性缺陷。节段缺损的矫正必须最大限度地稳定骨骼, 同时增强成骨过程10,11。
由于关键大小的节段缺陷的临床重要性, 但体积较低, 有效、可重复的动物模型是必要的, 以使研究团队能够推进治疗技术并最终改善临床结果。研究人员需要研究哺乳动物动物模型中的体内生理愈合机制。虽然这种外固定模型已经存在12、13、14、15, 但我们希望为未经治疗的动物提供更可靠的不结合方法, 通过选择价格合理的固定器材料, 并概述了一个简单的手术协议, 便于应用于未来的研究。该方案的主要目的是建立一个可靠和可重复的模型, 为大鼠的关键过敏性缺损。通过评估大鼠股骨在12周内的稳定性和骨愈合情况, 对该手术进行了评估。次要目标包括: 使负担得起的模式尽可能具有成本效益, 简化手术方法和稳定, 并确保对动物的道德关怀。作者和研究小组对一系列不同的生物材料和潜在的再生疗法进行了初步实验, 以改善这种节段缺陷的愈合。
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Protocol
本研究中使用的老鼠根据《动物安乐死 AVMA 准则: 2013年第16版》接受日常护理。威斯康星大学麦迪逊分校动物护理和使用机构委员会在项目开始前对这一实验方案进行了评估并批准。
1. 动物
- 使用超繁殖的 Sprague-Dawley 雄性大鼠, 重约350克。
2. 骨形态发生蛋白-2 (Rhmbp-2) 浸渍海绵支架的制备
注: 支架的准备工作应在植入股骨之前进行 (参见步骤 6.14)。
- 按照制造商的说明使用已建立的 rhBMP-2 骨移植试剂盒, 其中含有胶原蛋白海绵, 冻干 rhBMP-2, 和无菌水重建17。维持无菌, 用无菌水将 rhBMP-2 重组为 1.5 mgml 浓度。
- 使用无菌剪刀和无菌尺子, 修剪 rhBMP-2 浸泡胶原蛋白海绵, 以重塑适合5毫米 x 3 毫米 x 3 毫米的缺陷。
- 使用注射器, 将 rhBMP-2 溶液均匀地分布在胶原蛋白海绵上, 使其被吸收。
3. 定制外固定装置的准备
注: 有关尺寸的更完整列表, 请参见图 1 a。
- 使用拼图或其他适当的工具将铝板库存 (6061 型、0.088 "厚度) 切割成两片 (1.4" x 6 ")。
- 在铣床中安装一块, 并使用半°90°硬质合金钻床, 纵向切割四个 "V" 槽 (0.035 "深)。让另一块没有伤口。
- 从两个部分中剪切宽度0.3 英寸的单个板 (图 1 b)。测量和钻孔4-40 螺纹的孔。带有 "V" 槽的轻触板, 带有4-40 螺纹。在没有凹槽的情况下钻板, 以进行 #4 的螺钉体钻。
- 将两个碎片砂到圆角并减轻重量 (图 1c)。
- 用4-40、18-8 不锈钢纽扣头盖螺钉 (0.25 ") 将件拧紧, 使凹槽与平板齐平 (图 1d)
4. 麻醉程序和镇痛
- 将大鼠放置在诱导室, 用4% 异氟醚给予4 lo 2/min, 从而产生麻醉。
注意: 研究人员必须避免吸入麻醉气体, 并在实验室保持适当的罩和通风。 - 在大鼠失去纠正反射后, 将大鼠从腔中取出, 贴上鼻锥, 并在通过鼻子进行麻醉的维持剂量下放置 (o 2分娩率为 2-3 l/min 和0.8% 异氟醚)。
- 将大鼠放在加热垫或加热灯下, 以防止体温过低。
- 通过捏脚趾或测试眼睑反射来确认足够的麻醉深度。
- 在眼睛上涂上润滑, 以防止角膜干燥。
- 在远离手术部位的大鼠树干上注射缓释丁丙诺非 (1 mg/kg), 以便在手术后3天内提供镇痛。
5. 无菌制剂和抗生素预防
- 后腿周围的沙口区域使用第13肋骨 、脚、背中线和腹侧中线作为边缘。
- 用不育的 2 x 2 纱布浸泡10% 的聚维酮碘, 然后是70% 的 EtOH (每次 4次, 交替), 擦洗剃光面积。
- 在手术中注射头孢唑啉 (20 mg/kg)。
- 术后7天在饮用水中服用恩罗氟沙星 (0.25 mg/ml), 以继续保护抗生素。
- 在研究期间, 将老鼠放在药用饲料 (如 Uniprim) 上, 以防止针道感染。
- 术后 3天, 每天一次在皮肤针界面上涂一次双抗生素软膏。
注: 避免任何外部固定销或夹紧松动, 这可能有助于感染的发展。
6. 手术程序
注: 协同努力, 以保持无菌领域和工作空间, 并遵循无菌技术在整个情况下。
- 延长剃须腿通过无菌, 明确粘悬垂和覆盖手术长凳在无菌毛巾, 以创建一个无菌的领域。
- 将股骨触诊, 并使用 #15 刀片通过从膝盖骨延伸到股骨近端较大的转子的皮肤形成前外侧切口。
- 沿着肌间隔小心地切割外侧腿筋膜, 将股四头肌的侧肌肌肉向后部与腿筋分开, 直到股骨外侧部外露。保留绑架者的臀部肌腱插入大转子。
- 进行仔细的, 无菌的周向软组织解剖, 并暴露股骨在其从侧面表面开始的中骨干。要做到这一点, 使用 #15 刀片, 通过保持刀片与骨骼表面轮廓平行, 轻轻地将肌肉从基础骨上割开。使用骨膜电梯, 以解除肌肉从暴露的骨头, 因为它被解剖, 并继续围绕股骨干, 直到7-10 毫米的中央骨干已清除软组织的所有方面, 准备骨切除术。
注: 避免损伤股骨内侧神经血管束。 - 插入四个 1.0 mm Kirschner (k) 线: 2个近端和2个远端垂直于股骨侧, 直接向内侧。确保所有引脚都与两个顶点 (双形) 接合, 以获得足够的稳定性 (图 2a)。
- 首先从最远端的引脚开始, 就在侧侧上皮的水平上。将夹具冲洗到股骨远端侧, 并插入1.0 螺纹尖端 k 线。
- 保持夹具在骨头上的位置, 根据夹具孔确定最近端的别针将从哪里进入骨头。一旦确定了位置, 仔细切割平行于臀部肌腱的纤维, 需要在组织中创建一个小的缝隙, 近端引脚通过, 从而最大限度地减少医源性损伤肌腱。在此间隙中钻出 1.0 mm 的非螺纹 k 线, 再次确保引脚与两个顶点 (图 2b)。
- 保持夹具与骨骼接触的位置, 并钻两条 1.0 mm 的螺纹 k 线, 一条在未来缺陷部位的两侧。确保引脚与两个顶点连接 (图 2c)。
- 将外部固定器杆置于皮肤上方1厘米处, 拧紧螺丝, 将棒锁定到位。夹紧多余的引脚长度 (图 2d)。
- 准备骨切除术 (缺陷的产生), 在股骨前部和后部周围放置一个小的弯曲牵引器, 以保护周围的软组织、肌肉和神经维管束。利用一个 ~ 5 毫米矢状振荡锯片, 非常谨慎地通过中骨干造成一个5毫米节段缺陷。用锯子施加光, 甚至压力, 以避免不必要的断裂 (图 2e)。
- 根据需要应用少量的灌溉 (室温0.9% 无菌的生理盐水 (NS)), 同时造成缺陷, 以避免骨骼热坏死。
- 创建缺陷后, 使用 ns 的10毫升冲洗伤口。
- 将0.25% 的布比卡因的 0.1 ml 与肾上腺素 (1:2000) 作为镇痛药和血管收缩剂对伤口进行处理。
- 将支架 (5 毫米 x3 毫米 x 3 毫米) 插入胶原蛋白海绵或 rhBMP-2 浸泡海绵 (从步骤2开始) 插入缺陷中。每个脚手架都应适当调整大小, 以跨越缺陷的长度和体积, 帮助海绵保持在适当的位置。
注: 此时, 如果进行生物发光成像, 则可以按照下面第 7.1-7.3 中的说明制备和注射 mRNA 复合物。 - 关闭肌肉平面使用简单的中断模式与4-0 可吸收的缝合。关闭皮肤层使用一个运行的线下图案与4-0 可吸收的缝合和皮肤胶水, 以关闭突出的针脚周围的缝隙。
- 从鼻锥中取出大鼠, 留在加热垫上, 并持续监测, 直到大鼠能够持续保持直立的姿势。此时, 放置在一个干净的笼子里恢复。
7. 复合 mRNA 的制备和生物发光成像
注: 在发光成像前一天的手术中, 应进行与 mRNA 复合物的转染。在处理 mRNA 时使用无菌技术。
- 将 Gesia 荧光素酶 (库存浓度为 1μμμl) 的 mRNA 编码与脂质转染剂的30Μl 混合。
- 允许 mrna-脂质复合物在室温下孵育至少 5分钟, 形成。脂质转染剂可使 mRNA 分子致密, 稳定分子, 提高转染效率。
注: 如果不立即使用复合物, 将它们存放在冰中最多1小时。 - 使用装有过滤吸头的20Μl 移液器, 分别将一半的 mRNA 复合物注入缺陷的远端和近端。
- 第二天, 在成像前 3分钟, 使用吸入异氟醚麻醉大鼠, 如步骤4.1 中所述。
- 将大鼠放置在体内成像室, 该室配备了鼻锥, 提供维持异氟醚 (0.8% 异氟醚, o2输送率为 2-3 lmmin)。
- 在缺陷附近以 4 mg kg 体重的剂量在盐水中重新悬浮在肠内嗪中。
- 根据制造商的说明18, 使用体内成像系统 (ivis) 获取生物发光图像。
8. 成像协议
- 在校准普通射线胶片机后, x 射线系统19, 如上文所述 (步骤 4.1), 用吸入异氟醚麻醉大鼠, 并将大鼠放置在鼻锥中, 吸入异氟醚 (0.8% 异氟醚, o2)前股骨 (AP) 影像学的分娩率为 2-3 l2. min。
- 当大鼠在胸骨收缩时, 推进手术后肢向前, 在臀部弯曲, 并扼杀关节。将窒息关节弯曲至约90°。把爪子的足底侧贴在下面, 靠近身体壁。将胫骨向前放置在股骨上, 以消除骨叠加的可能性。为了提供轻微的髋关节绑架, 在腹股沟区域放置一块半透明的海绵 (约15毫米厚)。然后得到股骨的前后 (颅骨尾) 图像。
- 手术后立即重复此 AP 股骨影像学视图, 4周, 12周。使用胶带和纱布, 以适当地定位动物的四肢, 以获得高质量和一致的成像。
- 从鼻锥中取出大鼠, 并持续监测, 直到大鼠能够持续保持直立的姿势。然后, 回到笼子里。
9. 组织学程序
- 根据 AVMA 道德标准16, 在吸入二氧化碳的室内对大鼠进行安乐死。
- 安乐死后, 刮掉后肢, 从手术四肢取下皮肤, 并在臀部不清楚股骨。小心地从手术股骨中取出所有软组织 (包括所有肌肉、肌腱和韧带)。只留下一层薄薄的肌肉包围缺陷部位, 以保护愈合区域在解剖过程中免受意外损伤。
- 将股骨放入10% 中性缓冲福尔马林在室温下 3-4天, 以便进行固定。保持一个15:1 福尔拉林与组织体积的比率。在固定过程的中途改变一次解决方案。
- 将股骨在15% 的乙二胺四乙酸 (EDTA) pH 6.5 溶液中进行解码, 为期3-4周。收集串行 x 光片, 以确定脱钙端点。
- 纵向双侧双直股骨, 在矢状中面从前到后部被割伤。提交组织的标准石蜡包埋和血红素和 eosin (H & E) 染色。
- 将 H & E 幻灯片发送给病理学家进行组织学评估。
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Representative Results
在一名助理的帮助下, 一名外科医生在大约一小时内进行了手术。手术优化后, 术中和术后并发症大大减少, 使用夹具装置可确保大小一致 (5 x 3 x 3 mm) 和股骨缺损定位。从麻醉中恢复后, 大鼠立即处于流动状态, 似乎没有任何改变的行为模式;他们的步态并不像过敏, 他们似乎也没有被外部固定器打扰。
选择非螺纹 k 线的最近端引脚 (图 2B), 因为使用螺纹线时, 近端引脚断的风险最高。在某些情况下, 特别是在没有 rhBMP-2 或支架的对照动物中, 没有发现愈合骨形成的证据, 一个或多个 k 线提示在大约8周后破裂, 在海绵中只能控制切除股骨的 x 光片 (图 3)。
对影像学和组织学 (H & E 染色) 进行了分析, 以评估骨愈合水平。仅含有胶原蛋白海绵的阴性控制缺陷没有证据表明骨近端和远端之间有桥接成骨 (图 3, 图 4)。在切割股骨边缘附近可以看到少量的新骨重塑;缺陷本身显示缺乏骨性物质, 软骨的存在, 和一些残留的血肿 (图 4)。含有 rhBMP-2 浸泡海绵的缺陷显示出明显的骨愈合早在手术后 4周, 如在图 3的缺陷的辐射不透明的无情桥接。12周, 显著的新矿物沉积 (图 4, nb: 新骨, pc: 骨膜无刺) 已形成整个缺陷。在从股骨切边延伸的钙质中可以看到明显的新骨膜骨, 在整个缺损过程中都出现了编织骨和层状骨的针状。软骨沉积没有看到 (图 4)。
组织学 (H & E 染色) 也被执行未受感染的控制和一个受感染的股骨的例子 (图 5)。受感染的股骨明显增大, 显示出内皮反应渗入骨皮质的迹象。箭头表示骨质疏松症介导的病理骨吸收区域。未感染的股骨皮层保持紧凑, 并有一个清晰的层状皮层。优化抗生素剂量, 包括术后最大覆盖。虽然缺陷部位周围的感染可能会发生,但在针尖部位周围以及在水和饮食中继续局部使用抗生素被证明在最大限度地减少术后感染方面是成功的。
使用活体成像系统 (ivis) 进行的进一步成像说明了在植入外部固定器后在缺陷中显示生物发光细胞的能力 (图 6)。外部板可以很容易地删除成像和完成后更换。在改变髓腔内的细胞经转染后使用络合 mRNA 编码的高斯荧光素酶。最高的发光度集中在股骨缺损的部位, 信号不被固定装置引脚堵塞。这对未来的研究来说是有希望的, 因为它依靠生物发光或荧光来测量愈合过程中的生物变化, 如基因或蛋白质的表达。
图 1:外固定器制造.答: 装配外部固定器的 cad 原理图, 带有注释尺寸, 可进行适当的制造。每个固定器由两个铝板组成, 由两个螺丝固定在一起。b: 板材从 1.4 "x 6" 铝板上剪下来, 底部有 "v" 凹槽。c: 在板材上钻出螺丝孔 (螺纹在板上带有 "v" 槽), 所有的边缘和角落都磨砂成圆形, 减轻重量。d: 组装的外部固定器是拧紧螺丝 (4-40 x 0.25 ", 18-8 不锈钢纽扣头盖), 一旦针到位的 ' v ' 槽在铝板的内部。左引脚是无螺纹的, 股骨最接近。请点击这里查看此图的较大版本.
图 2:引脚放置、固定器放置和缺陷创建的原理图.答: 远端引脚 (1.0 mm 螺纹 k 线) 使用夹具 (蓝色矩形) 放置在上皮形而上学区域, 以引导正确的引脚插入。夹具被放置在股前外侧表面。b: 近端销 (1.0 mm 无螺纹 k 线) 在臀部肌腱做了一个小切口后, 使用夹具放置。c: 使用夹具插入中间引脚 (1.0 mm 螺纹 k 线)。d: 取下夹具, 用2个螺丝将2个板固定在针脚上。这些盘子在皮肤水平上方1厘米处紧致, 以避免对皮肤造成压力。e: 矢状振荡锯用于在两个中间引脚之间产生5毫米的缺陷。请点击这里查看此图的较大版本.
图 3:代表性高分辨率 x 光片显示骨愈合与 rhbmp-2 治疗.术后对负对照胶原蛋白海绵和 Rbmp-2 浸泡海绵组的图像显示为0、4和12周。Rbmp-2 治疗组4周后表现出明显的愈合, 并有刺过的缺损。负控制股骨末端不愈合与桥接骨头和缺陷仍然是一个不结合。请点击这里查看此图的较大版本.
图 4:Rbmp-2 治疗可观察到明显的新骨形成.代表4倍放大的 H & E 组织学图像的负控制胶原蛋白海绵和 rhBMP-2 浸泡海绵组在切割股骨边缘和在缺陷内。在控制股骨边缘周围形成了新的骨, 但新的小梁骨以及骨膜粘液项目的显著扩展从治疗股骨。在控制缺陷中没有发现骨质物质, 而在整个 Rbmp-2 治疗缺损中可以观察到明显的骨形成。NB: 新骨, F: 股骨, C: 软骨, H: 出血, PC: 骨膜无刺。刻度栏: 200μm. 请点击这里查看这个数字的更大版本.
图 5:感染的股骨表现为肥大和炎症细胞标志物.H & E 组织图像的未感染股骨相比, 受感染的股骨, 在全景和4倍放大的盒装位置。未感染的股皮质仍然有组织和描述, 几乎没有炎症的迹象。被感染的股骨大大增大, 从全景可以看到, 皮层被吸收和坏死的区域 (黑色箭头表示的紫色细胞簇) 所分割。F: 股骨。刻度栏: 200μm. 请点击这里查看这个数字的更大版本.
图 6:在缺陷中检测到高斯荧光酶信号.外板去除后, 用 Ivis 对高斯荧光酶 mRNA 转染的细胞发光进行成像。红色表示股骨缺损部位的最高发光强度。请点击这里查看此图的较大版本.
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Discussion
骨科损伤的小动物模型, 如完整的骨折, 使研究, 探索成骨的机制和评估生物材料的治疗潜力20。本研究引入了由自定义外部固定器稳定的大鼠节段缺陷模型, 实验室和生物医学工程团队可以很容易地复制该模型, 以进一步研究承重骨合成骨修复。
此前在大鼠模型中使用临界大小缺陷的研究通常依赖于 21、22、23、24 内固定板。虽然这两种固定方法在临床上都是可以接受的, 但外固定具有明显的优势, 可以减少软组织破坏和失血, 减少总植入表面积, 最大限度地减少细菌定植的机会,并允许术后可调性和分阶段手术6。以往的外固定动物骨折模型采用了不同的钢板材料、针的固定、骨切割方法12、13、14.由于该协议中的外部固定器是在实验室的车间中使用低成本的铝制成的, 并且可以轻松翻新, 因此将费用降至最低。这提供了一个经济的外部固定器, 使研究人员能够对多个动物群体进行实验, 而不受经济限制。与内固定模型相比, 我们相信该系统在技术上更简单, 在小动物模型中更容易重现性。在我们使用这些模型的经验中, 内固定在技术上要求要高得多, 并且可能需要定制加工的植入物。据作者所知, 这个整体协议是独特的, 它使用了一个定制设计的夹具结合一个适应金属外部固定器设计15, 以及它使用一个振荡骨锯, 以更好地代表常见的临床场景骨膜剥离进行, 以准备骨折部位的固定。关于在这个模型中使用振荡锯的最后一个注意到的是, 产生的热量和发生的骨膜中断提供了形成非联合模型的最后一个控制元素。我们的经验是, 在其他方法中, 在这些动物模型中, 调查人员面临着控制愈合的风险。
为确保手术成功, 应在几个关键步骤采取谨慎措施: 在切割和执行周向解剖以暴露周围肌肉的股骨时, 避免干扰坐骨神经尾部, 股骨血管内侧,近端的臀部肌腱。注意将夹具装置平行并冲洗到股骨的扁平、前外侧面上, 使所有针脚精确垂直于骨骼。这将确认外部固定器的正确对齐, 并减少引脚断裂的可能性。发现最直接的引脚放置顺序首先是远端, 然后是近端, 然后是两个中间引脚。这样可以减少近端引脚对臀部肌腱的破坏。最后, 重要的是, 每个引脚都要以骑模的方式放置, 穿透两个皮层, 这样就不会从骨头中退下来, 也不会转移到髓腔。
采用了一种能够进行高分辨率放射成像的 x 光机来监测骨愈合状态, 因为随着时间的推移, 定性变化可以很容易地、非侵入性地显示出来。然而, 一致的腿部定位对于准确的影像学解释至关重要, 因为定位上的差异可能会产生误导。这项研究的结果与先前的研究结果一致, 证明5毫米股骨缺损可以防止正常大鼠25的自发性骨愈合。因此, 任何治疗, 其中注意到添加的疗法, 如 rhBMP-2 浸泡海绵可以肯定归因于各自的治疗 (图 3)。
此技术可能会遇到的问题包括引脚断裂、松动和感染。在初步测试中, 近端引脚断裂的问题促使从螺纹线切换到非螺纹 k 线。非螺纹引脚在机械上更强, 但也会带来更大的退出皮层的风险。特别是在空骨缺损中, 由于长时间的循环引脚加载和缺乏愈合 (类似于循环/弯曲回形针), k 线可能会在8周左右断裂或被移位。采用严格的抗生素方案, 包括立即注射头孢唑啉, 每天在切口部位使用抗生素软膏, 在饮用水中添加7天的恩罗沙星, 以及药物喂养。这种抗生素方案, 连同上面概述的适当的手术技术, 最大限度地减少了感染 (图 5)。
在动物模型中使用外固定的额外优点之一是易于去除, 以便对缺陷进行通畅的观察, 并在成像后进行替换。这使得更有效的体内成像技术依赖于荧光或发光, 以评估变化, 如基因或蛋白质表达。例如, 我们已经证明, 在髓腔中的细胞转染复杂的 mRNA 编码的高斯荧光素酶可以可视化与 IVIS。图 6显示, 这种外固定方法不会阻碍发光信号的检测能力, 因为它可能与内板、螺钉或髓内钉 21、22、23.,24. 这种具有成本效益和可重复性的手术方案可以一致地创建和稳定一个临界大小的股骨缺损, 模仿这些复杂骨折的初步临床管理。建立可靠的动物模型对于任何最终用于临床的实验治疗都至关重要。我们的模型已经证明了可预测的结果和最小的行为变化或不适, 我们的动物。该模型可与各种基于生物材料的支架结合本文中使用的成像技术用于未来的翻译测试。我们希望, 在使用这种模型时, 研究人员将能够设计出新的方法来治疗创伤患者的关键骨缺损。这将有助于避免目前使用的长期治疗的发病率和费用, 并可能减少截肢的次数。
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Disclosures
提交人声明没有相互竞争的经济利益或利益。这篇文章的作者没有直接或间接获得任何好处。
Acknowledgments
这项工作得到了国家卫生研究院设备赠款1S10OD023666-01 的支持, 并通过威斯康星大学骨科和康复系以及医学和公共卫生学院提供了额外的支持。我们要感谢 UW 的 Carone 癌症中心支助赠款 P30 CA014520 和使用他们的小动物成像设施, 以及国家卫生研究院培训赠款 5T35OD011078-08 h. martin 的支持。我们还感谢迈克尔和玛丽·苏·香农对肌肉骨骼再生伙伴关系的支持。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 0.9% Sterile Saline | Baxter | 2F7124 | Used for irrigating wound and rehydration |
| 10% Iodine/Povidone | Carefusion | 1215016 | Used to prep skin |
| 10% Neutral Buffered Formalin | VWR | 89370094 | Used as fixative |
| 1mm non-threaded kirschner wire | DePuy Synthes | VW1003.15 | Sterilized, used for the most proximal pin |
| 1mm threaded kirschner wire | DePuy Synthes | VW1005.15 | Sterilized, used for the 3 most distal pin slots |
| 2x2 gauze | Covidien | 4006130 | Sterilized, used to prep skin and absorb blood |
| 4-0 Vicryl Suture | Ethicon | 4015304 | Used to close muscle and skin layers |
| 4-40 x 0.25",18-8 stainless steel button head cap screws | Generic | External fixator assembly | |
| 4200 Cordless Driver | Stryker | OR-S-4200 | Used to drill kirschner wires |
| 4x4 gauze | Covidien | 1219158 | Sterilized, used to absorb blood |
| 70 % Ethanol | Used to prep skin | ||
| Baytril | Bayer Healthcare LLC, Animal health division | 312.10010.3 | Added to water as an antibiotic |
| Cefazolin | Hikma Pharmaceuticals | 8917156 | Pre-op antibiotic |
| CleanCap Gaussia Luciferase mRNA (5moU) | TriLink Biotechnologies | L-7205 | Modified mRNA encoding for Gaussia Luciferase, keep on ice during use |
| Coelenterazine native | NanoLight Technology | 303 | Substrate for Guassia Luciferase, used to assess luciferase activity in vivo |
| Double antibiotic ointment | Johnson & Johnson consumer Inc | 8975432 | Applied to pin sites post-op as wound care |
| Dual Cut Microblade | Stryker | 5400-003-410 | Used to create 5mm defect in femur |
| Ethylenediamine Tetraacetic Acid (EDTA) | Fisher | BP120-500 | Used to decalcify bone to prep for histology |
| Extended Release Buprenorphine | ZooPharm | Used as 3 day pain relief | |
| Fenestrated drapes | 3M | 1204025 | Used to establish sterile field |
| Handpiece cord for TPS | Stryker | OR-S-5100-4N | Used to create 5mm defect in femur |
| Heating pad | K&H Pet Products | 121239 | Rat body temperature maintenance |
| Hexagonal head screwdriver | Wiha | 263/1/16 " X 50 | External fixator tightening |
| Induction chamber | Generic | Anesthesia for rats | |
| Infuse collagen sponge with recombinant human Bone Morphogenic Protein-2 | Medtronic | 7510200 | Clinically relevant treatment used as positive control |
| Isoflurane | Clipper | 10250 | Anesthesia for rats |
| IVIS | Perkin Elmer | 124262 | Bioluminescence imaging modality |
| Jig | Custom | Used to place bicortical pins | |
| Lipofectamine MessengerMAX | Fisher Scientific | LMRNA003 | mRNA complexing agent that enables mRNA delivery |
| Sensorcaine-MPF (Bupivicane (0.25%) and Epinephrine (1:200,000)) | APP Pharmaceuticals, LLC | NDC 63323-468-37 | Applied to surgical site for pain relief and vasoconstriction |
| Sterile water | Hospira | 8904653 | Used as solvent for cefazolin powder |
| Titanium external fixator plates | Custom | Prepared in house with scrap titanium and milling machine | |
| Total Performance System (TPS) Console | Stryker | OR-S-5100-1 | Used to create 5mm defect in femur |
| TPS MicroSaggital Saw | Stryker | OR-S-5100-34 | Used to create 5mm defect in femur |
| Ultrafocus Faxitron with DXA | Faxitron | High resolution radiographic imaging modality | |
| Uniprim rat diet | Envigo | TD.06596 | Medicated rat diet |
| Universal Handswitch for TPS | Stryker | OR-S-5100-9 | Used to create 5mm defect in femur |
| Vetbond Tissue Adhesive | 3M | 1469 | Skin closure |
References
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