Yöntem makalesi

Farelerde bir Segmental Femoral Kritik boyutlu Defekt Modelinde kurulması Plaka Osteosentez tarafından Stabilize

12.2K görüntülenme

⸱

DOI:

10.3791/52940

⸱

12 Ekim 2016

 ,  ,  ,  ,  , 
1Laboratoire de Bioingénierie et Biomécanique Ostéo-Articulaires (B2OA - UMR CNRS 7052), Université Paris Diderot, 2Ecole Nationale Vétérinaire d’Alfort, Université Paris-Est

Bu makalede

Özet

Fare modelleri kemik dokusu mühendisliği için paha biçilmez araçlar olmasına rağmen, uzun kemik defektlerinin modelleri seyrektir. Bu ihtiyaç, düşük morbiditeye sahip tekrarlanabilir, femoral, kritik boyutlu bir defekti gerçekleştirmek ve stabilize etmek için dört vidalı bir kilitleme plakası ve özel bir aparat kullanan mevcut protokolün geliştirilmesini motive etti.

Özet

Doku mühendisliği kemik yapılarının kullanımı, masif kemik defektlerinin tedavisi için otogreftlerin dezavantajlarının üstesinden gelmek için çekici bir stratejidir. Model bir organizma olarak, fare zaten kemikle ilgili araştırmalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, farelerde büyük diyafiz kemik defekti modelleri seyrektir ve sıklıkla kemik iliği boşluğunu dolduran ve optimal mekanik stabilite sağlamayan kemik fiksasyonu kullanır. Bu çalışmanın amacı, çıplak farelerde kritik boyutta, segmental, femoral bir defekt geliştirmekti. 3.5 mm'lik orta diyafiz femoral ostektomi (femur uzunluğunun yaklaşık% 25'i) özel bir jig kullanılarak gerçekleştirildi ve anterior yerleşimli bir kilitleme plakası ve 4 kilitleme vidası ile stabilize edildi. Kemik defekti daha sonra ya boş bırakıldı ya da bir kemik ikamesi (singenik kemik grefti veya koralin iskelesi) ile dolduruldu. Kemik iyileşmesi, radyografi ve in vivo mikrobilgisayarlı tomografi kullanılarak noninvaziv olarak izlendi ve daha sonra ameliyat sonrası 10 hafta sonra hayvan sakrifisinden sonra ex vivo mikro bilgisayarlı tomografi ve dekalsifiye edilmemiş histoloji ile değerlendirildi. Tüm farelerin iyileşmesi mükemmeldi, cerrahi prosedürü takip eden bir gün içinde tam ağırlık taşıma gözlendi. Ayrıca, çalışma boyunca test edilen tüm hayvanlarda stabil kemik fiksasyonu ve implante edilen materyallerin tutarlı bir şekilde sabitlenmesi sağlandı. Kemik defektleri boş bırakıldığında, sürekli olarak kaynamama sağlandı. Buna karşılık, kemik defektleri sinjenik kemik greftleri ile doldurulduğunda, her zaman kemik kaynaması gözlendi. Kemik defektleri koralin iskeleler ile doldurulduğunda, kemik rezeksiyon kenarları ile iskele arasındaki arayüzde ve iskele içinde kısa bir mesafe içinde yeni oluşan kemik gözlendi.

Mevcut model, farelerde düşük morbiditeye sahip plaka osteosentezi ile stabilize edilmiş, tekrarlanabilir kritik boyutlu bir femur defektini tanımlamaktadır. Yeni yük taşıyan segmental kemik defekti modeli, ortopedik uygulamalarla ilgili kemik rejenerasyonunda altta yatan mekanizmaları incelemek için yararlı olabilir.

Giriş

Masif cisim kemik defektleri ortopedik cerrah için büyük bir meydan okumadır. Şu anda altın standart tedavi olarak kabul otolog kemik grefti ile kemik yerine, sınırlı kaynağı olduğunu ve hasat ilişkili morbidite ile ilişkilidir. Bu nedenlerle, osteokonduktif iskeleleri ile kemik iliği mezenkimal kök hücreleri birleştiren doku mühendisliği kemik yapıları ortopedik cerrahide otogreftlerde için bir alternatif olarak araştırılmıştır.

Bugüne kadar, çalışmaların çoğu gibi (örneğin köpek, domuz ve koyun 1-3, fakat küçük hayvan modellerinde ortotopik, segmental, kritik boyutlu kemik defektleri bu yapıların ön değerlendirme olarak klinik ile ilgili hayvan modellerinde yapılmıştır fareler) birçok avantajı olabilir: hayvanların sayıda kumanda edilebilir, (ii) (i) düşük maliyet; (Iii) büyük hayvan modellerinin tersine, fare suşlarının homojenliği skafold rezorpsiyonunun bir bireysel farklılıklar sınırlarnd kemik oluşumu ve; (Iv) en önemlisi, özel antikorlar ve gen hedefli hayvanların elde hazır mevcut kemik iyileşmesi ilgili biyolojik proseste değerlendirilmesini sağlar. Son olarak, farelerin bağışıklık yetersizliği olan suşlarının kullanımı da farelerde olumsuz bağışıklık tepkileri olmayan greft veya insan kökenli hücreler kullanılarak çalışmalar sağlar.

Anılan avantajlara rağmen, farelerde masif diafizer kemik defekti modelleri seyrek. Bu tür modellerin çoğu (böylece test edilecek malzemenin hacmini sınırlayan) kemik iliği boşluğu dolduran intramedüller pin ile kemik tespitini kullanın ve aynı zamanda rotasyonel ve eksenel istikrar 2,4-7 sağlayarak değil tekrarlanabilirlik engellemektedir.

Bu çalışmanın amacı, (i) doğru ve tekrarlanabilir kilitleme plaka osteosynth tarafından stabilize edilir tekrarlanabilir, kritik boyutu, segmental, farelerde femur kusur modelini açıklamak için, bir klinik kemik sendika üyesi olmayan bir durum taklit vardırson derece istikrarlı biyomekanik ortam 8-10 sağlayan ESIS; (Ii) iki potansiyel kemik yedekleri ile mevcut modeli göstermek için ve kemik oluşumu bu kullanılabilir analizleri tarif etmek.

Protokol

Etik Beyanı: Bu çalışmada kullanılan fareler "Bakımı ve Kullanımı Laboratuvar Hayvanları" (2010/63 / AB ve Avrupa Sözleşmesi ETS 123) Avrupa Komitesi tarafından yayımlanan kurallarına uygun olarak tedavi edildi. Deneysel protokol Tıp Lariboisière Saint-Louis Fakültesi Etik Komitesi (CEEA LV / 2010-01-04) tarafından onaylandı.

1. Hayvanlar

  1. atimik fareler (10 haftalık) kullanın. Negatif kontrol grubu olarak, boş kalan hata ile 6 farelerinin az sayıda kullanın.

2. Yapı iskeleleri Hazırlık

  1. Sinjenik Greft Hazırlanması
    1. 6 hayvan az sayıda bir kontrol grubu oluşturmak için kusur doldurmak için, kemik isograft kullanın.
    2. hasat tarafından elde kemik isografts kusurları mercan iskele "gruplar (inci ile dolu" Boş bırakılan veya kusurları "ya ait fare femur kemiği çıkarıldıKemik isograft) 11 toplamak için ekstra hayvanın kullanılması önler olduğunu.
    3. Fosfat tamponlu salin (PBS) ile rezeke kemik yıkayın ve steril nemli gazlı kompres kullanarak tutun.
  2. Mercan İskele Hazırlık
    1. Acropora sp: Doğal mercan yapılır iskele kullanın. mercan dış iskelet küpler, 6 hayvan minimum potansiyel kemik yerine 3 x 3 x 3 mm.
    2. silindir şekline elle her mercan küp Carve (3.5 yükseklik, 2 mm çapında).
    3. , Otoklav her iskelesi (20 dakika boyunca 121 ° C) sterilize steril PBS ile yıkayın ve farelerde implantasyondan önce 24 saat süre ile tam kültür ortamında (α-MEM) içinde daldırılır.

3. Anestezik Usul ve Analjezi

  1. buprenorfin deri altı enjeksiyon (0.1 mg / kg hayvan vücut ağırlığı) koruyucu analjezi önce anestezi için 15 dakika, sağlar.
  2. hayvan merhem sürünhayvanlar anestezi altında iken gözler her 30 dk kurumasını önlemek için.
  3. hipotermi önlemek için bir ısınma pad üzerinde fareler yerleştirin.
  4. Cerrahi Prosedür sırasında Anestezi ve Analjezi
    1. intraperitonal ihtiva eden bir çözelti ksilazin (8 mg / kg) ve ketamin (100 mg / kg) enjekte edilir.
    2. Akış-by yoluyla (50 ml / dak) oksijen sağlar.
    3. Bir uyarana (örneğin., Firma ayak tutam) iyi kas gevşemesi ve hayvan yanıt eksikliği varlığı ile anestezi yeterli derinliği onaylayın.
    4. deri altından mikrobiyal profilaksi olarak enrofloxacin tek doz (0.05 mg / kg) enjekte edilir.
  5. Post-operatif analjezi
    1. buprenorfin deri altı enjeksiyon (0.1 mg / kg) 3 gün üst üste her 12 saat ile postoperatif analjezi sağlandı.
  6. Tanısal Görüntüleme Prosedürleri sırasında anestezi
    1. Bir anesthetizin fareler yerleştiring-box ve daha sonra ikna ve sırasıyla oksijen yaklaşık% 4 ve% 2 izofluran kullanarak anestezi korumak.
    2. İyi hayvan kas gevşemesine ve fiziksel hareket azlığı ile anestezi yeterli derinliği onaylayın.
  7. Kurtarma Koşullar
    1. Tam iyileşme kadar ısınma pad üzerinde fareler tutmak
    2. ameliyat sonrası sternal yatma korumak için yeterli bilinci yerine kadar gözetimsiz bir hayvan bırakmayın.
    3. Tamamen iyileşene kadar diğer hayvanların şirkete ameliyat geçirmiş bir hayvan iade etmeyin.
  8. Post-operatif Koşullar
    1. 3. gün sonra kafeslerde 4 fareler ev sahipliği ilk 3 gün boyunca ayrı ayrı fareler barındırın.
    2. Su ve uyarlanmış gıda ad libitum sağlamak. Ameliyat sonrası dönem boyunca herhangi bir aktivite kısıtlaması olmaksızın, ağırlık-ayıyla fareler izin verin.

4. Cerrahi prosedür:Femoral segmental Kusur Model 11,12

  1. anestezi sonrası, uzatma sol arka bacak ile ventral yatma her fare yerleştirin.
  2. 5 dakika boyunca% 10 povidon iyodin kullanılarak aseptik cerrahi için uzuv sürtünür ve daha sonra steril bir yüzey (steril şeffaf örtü işlemi sırasında solunum hareketini takip edebilmek amacıyla kullanılmıştır) oluşturmak için bacak altında steril örtü yerleştirin. Prosedür sırasında cerrahi alanda kısırlık korumak için alınır.
  3. Diz eklemi kalça eklemi uzanan, femur anterolateral yönü üzerinde 17 mm boyuna cilt insizyonu - 15 yapın.
  4. Fasya lata insizyon, vastus lateralis kası ve pazı femur diafiz tam uzunlukta ortaya çıkarmak için kas femoris bölün. Dikkat kaudale siyatik siniri korumak için alınan ve gereken distal eklem kapsülü (Şekil 1).
  5. femur diafiz expo geliştirmek içinEmin, gluteal kas ve biceps 3. trokanterden femoris transect.
  6. diyafizinde ortasında femur dairesel diseksiyon.
  7. 6 delikli titanyum mikro-kilitleme plakası uygulayın (uzun 10 mm; 1,5 mm genişliğinde, ağırlık: 30 mg) anterior femoral tarafta.
    Not: koni, silindirik bir bölümü ile girintilidir plakanın delikleri, titanyum 2 mm uzunluğunda kilitleme vidaları (kendi kendini kılavuzlayan bir uyum, 0.47 mm dış çap, ağırlık: 5 mg, baş vidanın alt yüzey ile olan kilitleme için vida kilitli kapalı katlanmış bir kök, bağlı plaka delik).
  8. 0.3 mm matkap ucu ve özel motor gücünü ya da yaklaşık 500 mW 12 2.500 rpm'de çalıştırılan olmayan özel motor gücü) kullanarak plaka en yakın delik delin.
  9. Özel bir tornavida kullanarak ilk vidayı takın ve daha sonra (Şekil 2) kilitleyin.
    NOT: t uyum yanao plaka ilk vida uygulanmasıyla belirlenir, vida takarken femur plaka paralel konumlandırmak için önemlidir.
  10. Benzer bir şekilde, plakanın en uzak delik delin yerleştirin ve vida (Şekil 3) kilitlenir.
  11. Diğer iki dış vidayı takın, ancak hiçbir kilit yok.
  12. Gigli bir medio-yanal yönde kemik etrafında yakından gördüm 0.22 mm tel yerleştirin ve sonra jig (Şekil 4) yuvalara takın.
  13. Son iki vida kök üzerinde özel jig takın ve plaka (Şekil 5) Yukarıdaki uygulayın.
  14. Termal nekrozu önlemek için (steril izotonik serum fizyolojik kullanarak) Gigli sulamaya gördüm kullanarak 3,5 mm uzunluğunda orta diafiz femoral ostectomy gerçekleştirin. cerrahın asistanı jig almak var. Cerrah sabit sabit gerilim uygulamak zorunda. testere teli arapsaçı ve telin orta üçte ikisini kullanmak için dikkatli olun. ex önlemekDüz bir kemik kesimi elde etmek için rak hareketi (Şekil 6).
  15. ostectomy sonra, Gigli gördüm kaldırın. yumuşak doku hasar görmesini önlemek için, bir tarafta kemik testere tel yakın kesti.
  16. Jig çıkarın ve son iki vidayı (Şekil 7) kilitleyin.
  17. Ya boş defekt bırakın ya da cerrahi kusur içinde test edilecek malzemeler koyarak doldurunuz.
  18. Copiously steril izotonik serum fizyolojik ile cerrahi alanında durulayın.
  19. Plaka üzerinde gevşek Vastus lateralis kas yerleştirin. basit sürekli dikiş deseni ve 5.0 glycomer 631 dikiş kullanarak fasya ve deri altı uçakları kapatın; 4.0 glycomer 631 sütür kullanarak basit bir kesintiye dikiş deseni ile cildi kapatın. Alternatif olarak, cilt yapıştırıcı kullanarak cilt kapatmak da mümkündür.

Kemik Rejenerasyon Vivo Değerlendirmeleri 5.

  1. anestezi altında farelerin ile, radyografik gerçekleştirmekKonvansiyonel X-ışınları her ikisini de kullanarak bir uzunlamasına şekilde değerlendirmeler (26 kV, 10 saniye; 2X büyütme, 20 satır / mm uzamsal çözünürlük) ve yüksek çözünürlüklü mikro-bilgisayarlı tomografi (uCT).
  2. UCT analizi için, (0.5 mm alüminyum filtre, 0,7 º dönme adımı ve 180 º tomografik dönüşünü kullanarak, 40 msn maruz kalma sırasında, 50 kV ve 478 mA) 36 mikron çözünürlükte görüntüler elde. yerleşik yazılımı kullanarak görüntüleri analiz edin.

Kemik Rejenerasyon 6. Ex Vivo Değerlendirmeleri

  1. On hafta ameliyat sonrası, oksijen izofluran ile anestezi sağlamak, ve daha sonra bir barbitürat aşırı dozda (pentobarbital 1 mi) intraperitoneal enjeksiyonu ile fareler kurban.
  2. Femoral kemikleri tüketim kas dokusu kaplayan kaldırmak ve dört gün boyunca% 4 paraformaldehid (pH 7.4) kemik örnekleri düzeltmek.
  3. paraformaldehit çapraz ba¤ sonra her eksize kemik örnekten plaka ve vidaları çıkarınyon.
  4. Ex Vivo CT Analizi u
    1. % 75 alkol ile dolu polietilen tüplerde her kesilmiş ve sabit kemik yerleştirin ve ex vivo uCT kullanarak analiz eder.
    2. 80 kV ve 100 uA (1000 msn pozlama süresi, alüminyum 0.5 filtre ve 4 mikron kamera piksel boyutunda (7 mikron voksel boyutu ile 2400 x 4000) de 0.9 º her rotasyon artışı için ortalama dört kare görüntü kazanır.
    3. yerleşik yazılımı ile Hamming filtrelenmiş geri projeksiyon kullanılarak 3 boyutlu görüntüler (13 um ortalama voksel boyutu) yeniden yapılandırma.
    4. kemik oluşumu kantitatif analiz için, kusur tekabül ilgi kararlı ve tutarlı bölgede mineralize doku (45 gri tonlama endeksleri alt gri eşiği ve 240 gri tonlama endeksleri üst gri eşiği) hacmini elde etmek için yerleşik yazılımı kullanın.
    5. Aynı reg her fare için aynı şekilde analizlerini gerçekleştirmekilgi iyon.
    6. Kemik kaynama oranı ve gruplar arasında çıkar bölgede mineralize doku hacmini karşılaştırmak için - (% 95 ve p <0.05 anlamlı seviyede güven aralığı) tek yönlü analiz testi kullanın.
  5. Histolojik Analiz
    1. Göm her kesilmiş ve metil metakrilat reçine femoral kemik sabit ve undekalsifiye histoloji için işlemek.
    2. dairesel su soğutmalı elmas testere kullanarak kalın bölüm (200 mikron) içine uzunlamasına her kemik örneği kesin.
    3. 100 mikron kalınlığında aşağı her kemik numune bölümü eziyet onu parlatmak ve Stevenel mavi ve van Gieson picrofuchsin lekeleri kullanarak leke.
      NOT: boyamadan sonra hücreler ışık mikroskobu altında kahverengi mavi, pembe kemik ve mercan görünür.

Sonuçlar

Söz konusu cerrahi işlemler 45 ila 60 dk sürdü. Ostectomy ve osteosentez bir cerrahın asistanı yardımı ile ancak herhangi bir büyüteç sistemi kullanmadan gerçekleştirmek kolay. Hiçbir intraoperatif komplikasyon görülmedi. 18 fareler 11 bir ön çalışmada, postoperatif radyografi kemik defekti uzunluğu (3.43 ± 0.12 mm) ve (bastırmak ortak kavite ve plaka distalinde arasındaki mesafe = 2.65 ± 0.56 mm) plaka konumlandırma tekrarlanabilir olduğunu kanıtlar sağladı.

anesteziye bağlı ölüm oranı yaklaşık% 5 idi.

Ameliyat ekstremitenin fonksiyonel iyileşme cerrahi (Animasyon Şekil 1) sonra bir gün içinde gözlenmiştir tüm hayvanlar ve tam ağırlık taşıyan mükemmel oldu. p kullanılan osteosentez (plaka ve vidalar) ağırlığıyeniden gönderilen bir çalışma fare vücut ağırlığının yaklaşık% 0.1 idi. Hiçbir postoperatif komplikasyonlar (örneğin, yara enfeksiyonu, implant yetmezliği, kemik grefti göç, vb) oluştu. cagemates neden yok kendi kendine yaralanma veya yaralanmalar meydana geldi.

cerrahi kaynaklı kemik defektleri boş kalmıştı, hiçbir belirgin kemik oluşumu tutarlı kemik kaynamama gözlenmiştir. Buna karşılık, kusurları bir isograft veya mercan iskele ya doluydu zaman gözlendi proksimal ve distal kemik kenarlarından uzanan kemik yeni kurulan. Buna ek olarak, buna kemik oluşumu isografts (Şekil 8), sadece bu malzeme ile doldurulmuş kusurlar mercan iskele içinde gözlenmiştir ile işlemden geçirildi en defektlerinde kemik sürekliliği yeniden kurulmasına izin. Aslında, herhangi bir kemik, bir mesafede bulunan kemik kenarlarından 1 mm'den büyük gözlenmiştir. tüm histolojik kıkırdak yokluğu kanıt sağladı sonuçları analizelde osteosentezinin istikrar (Şekil 9, Şekil 10).

Radyografilerde ve MikroBT'lerin kemik sendika kusur-sol boş grubun herhangi bir hayvanda meydana olmadığını kanıtlar sunmuştur analizleri, 10 hafta implantasyon sonrası. MikroBT'lerin analizlerle değerlendirilir mineralize doku hacmi ± 0.3 mm 3 0.8 idi ve yeni oluşmuş-kemik temsilcisi oldu. isograft ve mercan iskele gruplarında, kaynama 4 ve 4 hayvanlarda elde edildi. MikroBT'lerin analizi ile değerlendirildi mineralize doku hacmi 4.4 ± 0.9 mm 3 ve 8.9 ± 0.7 mm 3. isograft ve mercan iskele hem mineraller içerdiğinden bu grupların Ancak, yeni kemik oluşumu kalan implante edilmiş malzemeden (isograft veya mercan iskele) dan gerçekten ayırt edici olamazdı. bon birliği hızı ve isograft grubundan elde edilen mineralize doku hacmi iki vemercan iskele grubu (p <0.001) kusur-sol boş grubundan elde edilenden daha yüksek anlamlı idi gelen.

figure-results-1
Şekil 1:. Femur segmental Defektinin Oluşturulması cerrahi Pozlama A 15 - 17 mm boyuna cilt kesi, Diz eklemi kalça eklemi uzanan, femur anterolateral yönü üzerinde yapıldı. Fasya lata kesilmiştir; vastus lateralis kası ve pazı kası femur diafiz tam uzunlukta ortaya çıkarmak için ayrıldı femoris. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

figure-results-2
Şekil 2: LevhaKonumlandırma ve Proksimal Vida Yerleştirme. Plaka anterior femoral tarafta uygulanmıştır. plaka en yakın delik açılmış; İlk vida kilitli, daha sonra eklenen ve oldu. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

figure-results-3
Şekil 3:. Distal Vida Yerleştirme plaka en uzak delik açılmış ve vida yerleştirilir ve kilitlendi. (Doku Mühendisliği Bölüm C, 2013, 19 (4), 271-280 izni ile yayımlanmaktadır) bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

figure-results-4
Şekil 4: Gigli Konumlama gördüm. Diğer iki dış vida takılı fakat kilitli olmayan ve 0.22 mm Gigli testere tel medio-yanal yönde kemik etrafında yakından bağlı olduğu bulundu. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

figure-results-5
Şekil 5: Jig Konumlandırma jig son iki vida kök üzerinde takılı ve plaka üzerinde uygulanan ve testerenin tel daha sonra jig yuvalarına takılan edildi.. (Doku Mühendisliği Bölüm C, 2013, 19 (4), 271-280 izni ile yayımlanmaktadır) bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 6
Şekil 6:. Ostectomy Ostectomy yapıldı ve Gigli testere geri çekildi. (Doku Mühendisliği Bölüm C, 2013, 19 (4), 271-280 izni ile yayımlanmaktadır) bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

figure-results-7
Şekil 7:. İç Vidalar kilitleme jig kaldırıldı ve son iki vida kilitlendi. defektlerinde ardından sol boş veya test edilen malzeme ile dolu ya idi. (Doku Mühendisliği Bölüm C, 2013, 19 (4), 271-280 izni ile yayımlanmaktadır) bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

figure-results-8 t = "Şekil 8" src = "/ files / ftp_upload / 52940 / 52940fig8.jpg" />
Şekil 8: Temsilci postoperatif grafileri ve Fare Femoral Kemik Sagital uCT İmar ilgili kusur ile femoral kemik ya sol (AE) boş veya masif sinjenik kemik grefti (FJ) ile dolu, veya masif Acropora mercan iskeleleri ile dolu (KO. ); Ameliyattan hemen sonra (A, E, K), 4 hafta ameliyat N (B, G ve L), 6 hafta ameliyat sonrası (C, H, E) ve 10 hafta ameliyat sonrası (D, E, I, J, sonra , O) (plaka uzunluğu = 10 mm). (Doku Mühendisliği Bölüm C, 2013, 19 (4), 271-280 izni ile yayımlanmaktadır) bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

dosyaları / ftp_upload / 52940 / 52940fig9.jpg "/>
. Şekil 9: Temsilci radyografi, Bugünü Çalışmasında test Mercan Scaffold dolu bir Defekt ve uCT İmar ve Histoloji yeni kurulan kemik büyük bir miktarı çevreleyen kemik kenarları ve mercan iskele arasında-gözlendi; aksine, küçük kemik iskele içinde mevcuttu. Lekeleri: Stevenel Mavi ve von Gieson picrofuchsin. Bu koşullar altında, kemik hücreleri ve mercan sırasıyla kırmızı, mavi, ve kahverengi boyandı. Ölçek çubuğu = 500 mikron. ACS = Acropora mercan iskele; BN = kemik. (Doku Mühendisliği Bölüm C, 2013, 19 (4), 271-280 izni ile yayımlanmaktadır) bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

figure-results-9
Şekil 10: Repre Massive sinjenik Kemik Greft (B) doldurulur ve Mercan Scaffold (C) dolu bir Kusur Sol Boş (A) 'nin Sorumlunuzu Histoloji. defektinde boş bıraktı, kemik yuvarlaması medüller kanal dolgusu ve derin bol lifli doku ile kenarları zararlı alana gözlenmiştir. masif sinjenik kemik grefti ile dolduruldu kusur kemik sürekliliği grefti ve çevresindeki kemik kenarları arasında gözlenmiştir; Kemik iliği orijinal boşluğuna boyunca mevcuttu. mercan iskele ile dolu kusur olarak, yeni oluşmuş kemik çevreleyen kemik kenarları ve mercan iskele arasında gözlendi, ancak küçük kemik iskele içinde mevcuttu. Lekeleri: Stevenel Mavi ve von Gieson picrofuchsin. Bu koşullar altında, kemik hücreleri ve mercan sırasıyla kırmızı, mavi, ve kahverengi boyandı. Ölçek çubuğu = 500 mm. ACS, mercan iskele; BN, kemik; BM, kemik iliği; FT, fibröz doku. (Doku Mühendisliği Bölüm C, 2013, izni ile yayımlanmaktadır 19 (4), 271-280)OAD / 52940 / 52940fig10large.jpg "target =" _ blank "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

figure-results-10
Hareketli / Video Şekil 1: Bir fare bir gün postoperatif yürüyüş Temsilcisi görüntü. Rulman gözlendi tam ağırlığı. Bu videoyu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Tartışma

Ortopedik ilgili malzeme ve farelerde cihazın Ektopik implantasyon genellikle çeşitli iskeleler 13,14 kapasitelerinin kemik oluşturan değerlendirmek için gerçekleştirilmektedir. Önemli farklılıklar ancak yerli osteojenik sinyalizasyon faktörlerin ve konak kemik oluşturan hücreler ile parakrin etkileşimler de dahil olmak üzere ektopik ve ortotopik modelleri arasında var.

Bu çalışma bir tekrarlanabilir fare geniş segmental kurar, kritik boyutlu femoral defekt (3,5 mm, femur uzunluğunun yaklaşık% 20-25). Böyle kusurun büyüklüğünü ve sonuç plak osteosentezi tarafından sağlanan istikrarı göz önüne alındığında, bu model klinik karşılaşılan atrofik kemik olmayan birlik taklit eder.

Bu çalışmada seçilen post-operatif süre, 8 ila 12 hafta 4,9,15,16 sonra yeterli iyileşme eksikliği gösteren daha önce açıklanan sendikasız modeller fareler ile uyumludur.

Daha da önemlisi, reproduuygulanan kemik ikamelerinin karışmayan ve sabit osteosentez, hem de stabilite kilitleme plakası ve ostectomy gerçekleştirmek için bir jig Her ikisinin de kullanılması ile önemli bir morbidite ve mortalite 1,2 olmadan elde edilmiştir. Bu sonuç aynı zamanda bir eksternal fiksatör veya intramedüller çivi ya 4,5,17-24 kullanıldığı zaman rapor edilen sonuçları tezat. Dış potansiyel sakıncaları şunlardır Sabitleyicilerdeki: sertlik değişkenlik, iğne yolları enfeksiyonları, pimlerin gevşeterek, iğne ve malzeme (4 fare vücut ağırlığının% 20 kadar) ağırlığı nedeniyle yaralanmalar potansiyelleri. intramedüller çivi potansiyel sakıncaları şunlardır: tırnak ve eklem yüzeylerinin iatrojenik hasarı ile ilik boşluğuna doldurulması.

Plaka osteosentez ile stabilize edilmiş başka kemirgen segmental kritik boyutlu femoral kusurları 1.5 ile 2 mm uzunluğunda 16,25 arasında bir çapak tarafından yaratılan kemik defektinin tarif edilmiştir. thE Mevcut model bir jig ve testere tel kullanımı önemli kasları travma olmaksızın kesin bir 3.5 mm uzunluğundaki ostectomy izin verdi.

Ancak, bir göz çeşitli kilit noktalarda üzerinde almalı işlemi gerçekleştirmeden başarılı olmak için: Aksi plaka çok uzun olmalıdır (8 hafta altında 25 g veya yaşın altında ya bir ağırlığa sahip çıplak fareler), küçük fareler kullanmayın. Femoral kemik yaklaşırken, kaudale siyatik siniri ve distal eklem kapsülü, hem korumak için özen gösterin. Femoral kemik ön tarafında plaka uygulayın ve plakanın hizalama bu ilk vidanın uygulama tarafından belirlenir, çünkü bu ilk vidayı takarken femur plaka paralel konumlandırmak için özen gösterin.

ostectomy yapmadan önce, kas travması önlemek için diafiz ortasında femur dairesel diseksiyon özen gösterin. ostectomy yaparken, cerrahın asistanı sıkıca kılavuzu ve sur tutmak gerekirGeon sabit bir sabit gerilim uygulanırken, (ii) tel orta üçte ikisini kullanmak, ve (iii) Düz bir kemik kesimi elde etmek için aşırı hareket etmesini önlemek için, testere tel kavga dikkat (I) 'olmalıdır.

Mevcut model kemik grefti kullanılan sağlanan Kemik iyileşmesi mümkündür. Ayrıca, bu model insan kökenli greft veya hücreler ya iyi standardize, büyük, segmental kemik defekti kullanılan kemik yedek stratejileri yer alan mekanizmaların ileri çalışmalara olanak verir.

Buna ek olarak, arıtma ve ortopedi ilgili araştırmalar hayvanların kullanımının azaltılmasını gerektiren mevcut eğilimler doğrultusunda, bu model, biyolüminesans in vivo görüntüleme teknikleri ile birlikte de kullanılabilir. Böyle non-invaziv teknikler hayvan kurban 26 gerektirmeden hem implante hücre yaşamını ve doku iyileşmesini izleme izin verir.

Mevcut modelin başlıca sınırlamaları hemyük taşıyan koşulları ve tam insanlarda klinik karşılaşılan taklit çünkü oluşturulan kemik defekti hacmi. Modelin Diğer sınırlamalar (i) ex vivo uCT analizden önce plakanın çıkarılmasını gerektirebilir ve boyuna radyografik muayene sonuçlarını yorumlama ve zorlaştırabilir plaka radyo donukluk vardır (ii) plaka sertliği modüle yetersizlik hangi kemik oluşumu 27-30 önemli bir mekanik parametre olabilir.

Kemik isograft ya da (özellikle kalsiyum karbonat) bir mineral bileşeni içeren diğer iskeleleri kullanarak zaman yeni kurulan kemik yoğunluğu kısmen örtüştüğü çünkü biri, bazı önyargı mikro-BT analizi segmentasyonu sürecinde tanıtıldı olduğunu, aynı zamanda akılda tutmak gerekir isograft yoğunluğu veya iskele yoğunluğu ya. kemik hacmi mikro BT analizi ile elde Bu nedenle çok mineralleşmiş dokuyla (yeni oluşan kemik hacmi yansıtır artıKemik yerine) 11,26,31.

Açıklamalar

Yazarlar hiçbir rakip mali çıkarları olduğunu beyan ederim.

Teşekkürler

Yazarlar yazının onun değerli yorumlarınız için Rena Bizios teşekkür etmek istiyorum.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
α-MEM , Minimum Esansiyel Orta Boy KartalSigma-Aldrich, FransaM4526500 ml 
Acropora sp. mercan dış iskelet küpleri, Biocoral®Biocoral®, Inoteb, Fransa3 x 3 x 3 mm küpler, otoklavlama (121 ° 20 dakika boyunca C) sterilizasyon
Buprenorfin, Buprecare®Axience, Pantin, Fransa0.3 mg / ml
Ksilazin, Rompun® %2Bayer HealthCare, Puteaux, Fransa20 mg/ml
Ketamin, Ketamin 500®Virbac, Carros, Fransa50 mg / ml
Isoflurane, Forè ne®Abbott, Arcueil, Fransa
Enrofloxacine, Baytril® %5Bayer HealthCare, Puteaux, Fransa50 mg / ml
Pentobarbital, Dolethal®Vé toquinol, Lure, Fransa182.2 mg / ml
Anestezi kutusuUgo Basile, Gemonio, İtalya7900/10
Plastik şeffaf steril örtü, BusterOpCover 30 x 45 cmBuster, Coveto, Montagu, Fransa613867
%10 povidon iyot, Vé té akşam yemeği® ÇözümVé toquinol, Lure, Fransa100 mg/ml
Titanyum mikro kilitleme plakası, MouseFix Plate XLRISystem AG, Davos, İsviçre, http://www.risystem.com/RIS.401.1206 delikli, 10 mm uzunluğunda ve 1,5 mm genişliğinde, otoklavlama (121 ° 20 dakika boyunca C) sterilizasyon veya soğuk sterilizasyon (etilen oksit)
0,3 mm matkap ucu, Matkap Ucu 0,30 mmRISystem AG, Davos, İsviçre, http://www.risystem.com/RIS.592.200otoklavlama (121 ° 20 dakika boyunca C) sterilizasyon veya soğuk sterilizasyon (etilen oksit)
Motor gücüRISystem AG, Davos, İsviçre, http://www.risystem.com/AccuPenSoğuk sterilizasyon (etilen oksit)
Tornavida, HandrillRISystem AG, Davos, İsviçre, http://www.risystem.com/RIS.390.130otoklavlama (121 ° 20 dakika boyunca C) sterilizasyon veya soğuk sterilizasyon (etilen oksit)
Kendinden kılavuzlu kilitleme vidaları, MouseFix Vidası 2 mmRISystem AG, Davos, İsviçre, http://www.risystem.com/RIS.401.1002 mm uzunluğunda, 0,47 mm dış çap ve 0,34 mm çekirdek çapı, otoklavlama (121 ° 20 dakika boyunca C) sterilizasyon veya soğuk sterilizasyon (etilen oksit)
Jig, MouseFix XL Matkap ve Testere KılavuzuRISystem AG, Davos, İsviçre, http://www.risystem.com/RIS.301.103Yuvalar arasında 3,5 mm, otoklavlama (121 &°; 20 dakika boyunca C) sterilizasyon veya soğuk sterilizasyon (etilen oksit)
0,22 mm Gigli testereler (0,22 mm Testereler)RISystem AG, Davos, İsviçre
5.0 glycomer 631, BiosynCovidien, Vé tokinol, Lure, FransaTapper-cut iğne
4.0 glisomer 631, BiosynCovidien, Vé toquinol, Lure, FransaTapper kesim iğne
X-ışını, MX20Faxitron X-ray Corp, Edimex, Le Plessis Grammorie
In vivo yüksek çözünürlüklü mikrobilgisayarlı tomografi, Skyscan 1176Skyscan, Aartselaar, Belçika
Ex vivo yüksek çözünürlüklü mikrobilgisayarlı tomografi, Skyscan 1172Skyscan, Aartselaar, Belçika
Yerleşik yazılım: Nrecon (v1.6.9) / Ctan (v.1.14.4)Skyscan, Aartselaar, Belçika

Kaynaklar

  1. Auer, J. A., et al. Refining animal models in fracture research: seeking consensus in optimising both animal welfare and scientific validity for appropriate biomedical use. BMC Musculoskelet Disord. 8 (72), (2007).
  2. Histing, T., et al. Small animal bone healing models: standards, tips, and pitfalls results of a consensus meeting. Bone. 49 (4), 591-599 (2011).
  3. Horner, E. A., et al. Long bone defect models for tissue engineering applications: criteria for choice. Tissue Eng. Part B Rev. 16 (2), 263-271 (2010).
  4. Srouji, S., et al. A model for tissue engineering applications: femoral critical size defect in immunodeficient mice. Tissue Eng. Part C Methods. 17 (5), 597-606 (2011).
  5. Thompson, Z., Miclau, T., Hu, D., Helms, J. A. A model for intramembranous ossification during fracture healing. J Orthop Res. 20 (5), 1091-1098 (2002).
  6. Harris, J. S., Bemenderfer, T. B., Wessel, A. R., Kacena, M. A. A review of mouse critical size defect models in weight bearing bones. Bone. 55 (1), 241-247 (2013).
  7. Garcia, P., et al. The LockingMouseNail--a new implant for standardized stable osteosynthesis in mice. J. Surg. Res. 169 (2), 220-226 (2011).
  8. Garcia, P., Histing, T., Holstein, J. H., Pohlemann, T., Menger, M. D. Femoral non-union models in the mouse. Injury. 41 (10), 1093-1094 (2010).
  9. Garcia, P., et al. Development of a reliable non-union model in mice. J. Surg. Res. 147 (1), 84-91 (2008).
  10. Viateau, V., Logeart-Avramoglou, D., Guillemin, G., Petite, H. Animal Models for bone tisue enginering purposes. Sourcebook of models for biomedical research. Conn, P. M. , Humana Press. 725-738 (2008).
  11. Manassero, M., et al. A novel murine femoral segmental critical-sized defect model stabilized by plate osteosynthesis for bone tissue engineering purposes. Tissue Eng. Part C Methods. 19 (4), 271-280 (2013).
  12. Matthys, R., Perren, S. M. Internal fixator for use in the mouse. Injury. 40 Suppl 4, S103-S109 (2009).
  13. Becquart, P., et al. Ischemia is the prime but not the only cause of human multipotent stromal cell death in tissue-engineered constructs in vivo. Tissue Eng. Part A. 18 (19-20), 2084-2094 (2012).
  14. Deschepper, M., et al. Proangiogenic and prosurvival functions of glucose in human mesenchymal stem cells upon transplantation. Stem Cells. 31 (3), 526-535 (2013).
  15. Oetgen, M. E., Merrell, G. A., Troiano, N. W., Horowitz, M. C., Kacena, M. A. Development of a femoral non-union model in the mouse. Injury. 39 (10), 1119-1126 (2008).
  16. Liu, K., et al. A murine femoral segmental defect model for bone tissue engineering using a novel rigid internal fixation system. J Surg Res. 183 (2), 493-502 (2013).
  17. Zwingenberger, S., et al. Establishment of a femoral critical-size bone defect model in immunodeficient mice. J Surg Res. 181 (1), e7-e14 (2013).
  18. Cheung, K. M., et al. An externally fixed femoral fracture model for mice. J. Orthop Res. 21 (4), 685-690 (2003).
  19. Claes, L., et al. Hyperhomocysteinemia is associated with impaired fracture healing in mice. Calcif. Tissue Int. 85 (1), 17-21 (2009).
  20. Drosse, I., et al. Validation of a femoral critical size defect model for orthotopic evaluation of bone healing: a biomechanical, veterinary and trauma surgical perspective. Tissue Eng. Part C Methods. 14 (1), 79-88 (2008).
  21. Holstein, J. H., et al. Advances in the establishment of defined mouse models for the study of fracture healing and bone regeneration. J. Orthop. Trauma. 23 (5 Suppl), S31-S38 (2009).
  22. Johnson, K. D., August, A., Sciadini, M. F., Smith, C. Evaluation of ground cortical autograft as a bone graft material in a new canine bilateral segmental long bone defect model. J. Orthop. Trauma. 10 (1), 28-36 (1996).
  23. Meinig, R. P., Buesing, C. M., Helm, J., Gogolewski, S. Regeneration of diaphyseal bone defects using resorbable poly(L/DL-lactide) and poly(D-lactide) membranes in the Yucatan pig model. J. Orthop. Trauma. 11 (8), 551-558 (1997).
  24. Wu, J. J., Shyr, H. S., Chao, E. Y., Kelly, P. J. Comparison of osteotomy healing under external fixation devices with different stiffness characteristics. J. Bone Joint Surg. Am. 66 (8), 1258-1264 (1984).
  25. Xing, J., et al. Establishment of a bilateral femoral large segmental bone defect mouse model potentially applicable to basic research in bone tissue engineering. J. Surg. Res. 192 (2), 454-463 (2014).
  26. Manassero, M., et al. Comparison of Survival and Osteogenic Ability of Human Mesenchymal Stem Cells in Orthotopic and Ectopic Sites in Mice. Tissue Eng. Part A. 22 (5-6), 534-544 (2016).
  27. Bos, R. R., et al. Degradation of and tissue reaction to biodegradable poly(L-lactide) for use as internal fixation of fractures: a study in rats. Biomaterials. 12 (1), 32-36 (1991).
  28. Oest, M. E., Dupont, K. M., Kong, H. J., Mooney, D. J., Guldberg, R. E. Quantitative assessment of scaffold and growth factor-mediated repair of critically sized bone defects. J.Orthop. Res. 25 (7), 941-950 (2007).
  29. Pihlajamaki, H., Bostman, O., Tynninen, O., Laitinen, O. Long-term tissue response to bioabsorbable poly-L-lactide and metallic screws: an experimental study. Bone. 39 (4), 932-937 (2006).
  30. Rai, B., et al. Combination of platelet-rich plasma with polycaprolactone-tricalcium phosphate scaffolds for segmental bone defect repair. J. Biomed. Mater Res. A. 81 (4), 888-899 (2007).
  31. Komlev, V. S., et al. Kinetics of in vivo bone deposition by bone marrow stromal cells into porous calcium phosphate scaffolds: an X-ray computed microtomography study. Tissue Eng. 12 (12), 3449-3458 (2006).

Yeniden basım ve izinler

Etiketler

Kemik Defekt ModeliMikro bilgisayarl TomografiKemik Substit s DolgusuSyngenic Kemik GreftiKoralin skeleKemik Kaynama De erlendirmesiY k Ta yan KemikCerrahi M dahale
Farelerde bir Segmental Femoral Kritik boyutlu Defekt Modelinde kurulması Plaka Osteosentez tarafından Stabilize
Bize Ulaşın
Kütüphaneye Öner

Gizlilik

Kullanım Koşulları

Politikalar

Telif Hakkı © 2026 MyJoVE Corporation. Tüm hakları saklıdır.