使用プラ​​センタアクロス異物およびナノ材料の輸送速度の決定
1Department of Obstetrics, Perinatal Pharmacology, University Hospital Zurich, 2Laboratory for Materials - Biology Interactions, EMPA Swiss Federal Laboratories for Materials Testing and Research, 3Graduate School for Cellular and Biomedical Sciences, University of Bern

Bioengineering

Your institution must subscribe to JoVE's Bioengineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Grafmüller, S., Manser, P., Krug, H. F., Wick, P., von Mandach, U. Determination of the Transport Rate of Xenobiotics and Nanomaterials Across the Placenta using the ex vivo Human Placental Perfusion Model. J. Vis. Exp. (76), e50401, doi:10.3791/50401 (2013).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

十年前にヒト胎盤は母親と胎児の間に不可解な障壁であると考えられた。しかし、サリドマイド誘発性の先天性欠損症や多くのその後の研究の発見は、その後、反対のことを証明した。ニコチンのような今日、いくつかの有害な異物、ヘロイン、メタドンまたは薬物と同様の環境汚染物質は、この障壁を克服するために記載された。ナノテクノロジーの使用が増えていると、胎盤は、誤って露出を介して、または意図的に潜在的なナノ医療アプリケーションの場合における新規ナノ粒子と接触する可能性があります。胎盤は、ほとんどの種特異的な哺乳類の臓器1であるため、動物実験からのデータは、ヒトに外挿することはできません。したがって、Panigel によって開発されたex vivoでのデュアル循環ヒト胎盤灌流、1967 2と連続シュナイダーによって修正された、1972年 3において、優れたモデルTとして機能することができoが生体異物または粒子の移動を検討する。

ここでは、再現性のある結果を取得するために、ヒト胎盤灌流プロトコルおよびさらなる発展を再循環させるex vivoでの二重焦点を当てる。

胎盤は帝王切開を受け合併症長期妊娠から母親のインフォームドコンセント後に得られた。無傷の子葉の胎児と母体の血管が少なくとも5時間カニューレを挿入し、灌流した。モデル粒子として、直径80〜500nmのサイズを有する蛍光標識ポリスチレン粒子は、母体回路に加えた。 80 nmの粒子は胎盤関門を通過し、500 nmの粒子は胎盤組織または母性回路に保持している間、胎児に胎盤を介して転送された物質のための完璧な例を提供することができました。 ex vivoでヒト胎盤灌流モデルは、約信頼できる情報を提供するいくつかのモデルの一つである予測と臨床関連データを提供しています重要な組織関門における生体異物の輸送挙動。

Introduction

胎盤は、酸素、二酸化炭素、栄養素および廃棄物と母と互いに分離成長する胎児の二血液回路を維持することができ、同時に交換を担当する複雑な器官である。さらに、母体の免疫系による子供の拒絶反応を防止し、妊娠を維持するホルモンを分泌する。セルラバリアは4,5横細胞膜なしで真シンシチウムを融合して形成栄養膜細胞によって形成される。全体の胎盤は、一胎児絨毛ツリーが含まれており、胎盤の一つの機能単位を表すいくつかの子葉、で構成されています。

胎盤のバリア機能の研究は、1960年代にサリドマイド誘発さ奇形の発見で激化しました。明白な理由のために妊娠中の女性との転座の調査を行うことができない。したがって、様々な代替モデルは6,7開発されている2,3によって開発されたex vivoでヒト胎盤灌流モデルです。

多くの女性は、妊娠8時の薬物や環境汚染など、さまざまな異物にさらされている。既に妊娠中に定期的に投与されたいくつかの薬については、 インビボ試験で臍帯血中のそれと母体血中濃度と比較することによって行うことができる。しかし、一般的に胎児およびこれらの物質の催奇形性における薬物動態と力学に関する限られた情報があります。

例えば、ヘロインのようなアヘンを簡単胎盤関門を通過し、子宮内発育制限、早産や自然流産9,10につながることができます。だから、妊娠中行方不明禁欲の場合メタドンによる補充療法が推奨される。 前のインビボでヒト胎盤灌流モデルは、胎児循環へのメタドンの転送が配達12後算出臍帯血対母体血中濃度比とよく相関ごくわずか11であることが明らかになった。

ナノテクノロジーは、特に医学の成長分野である。だから、自然に細かい発生(直径<2.5μm)で、森林火災、火山噴火の煙でと砂漠の塵に超微粒子(直径<0.1μm)で、工業ナノ材料への暴露(少なくとも一次元<0.1μmの13の下)増加している。これは、工業ナノ材料の毒性可能性について疑問を提起した。全く人間の危険がまだ証明されなかったものの、工業ナノ粒子は毒性結果14につながる有害な生物学的反応を引き起こす可能性があることを示す主な実験的研究があります。最近では、いくつかの研究では、への出生前暴露を示した大気汚染は、新生児と子供15,16が高い呼吸必要性と気道炎症にリンクされています。また、小型のナノ粒子は、特に胎児や妊婦のいずれかを治療するための薬物担体として使用されるかもしれない。そのため、異なる生体異物やナノと胎盤関門を通過する能力を広範囲の研究が必要であることが明らかになります。工業ナノ材料への胎盤透過性に関する現在の研究の実際の概要はメネゼスに要約され、201117 Buerki-Thurnherr らは 2012年7。

ex vivoでデュアル循環ヒト胎盤灌流モデルでは、様々な内因性および外因性化合物3,11,12,18,19の胎盤輸送との責任のメカニズムのような胎盤の他の機能の広い範囲を研究するための制御された信頼性の高いシステムを提供しています子癇前症のような病理学的状態の開発<> 20-22(商標)。このプロトコルでは、蓄積効果や生体異物やナノ粒子の広範なセットの転率の研究を可能に設定し、扱い、そして方法に主に焦点を当てています。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1。灌流システムの準備

  1. 水浴、灌流チャンバー、酸素化のための2つの列が、2蠕動ポンプ、2バブルトラップ、2つの流ヒーターやつの圧力センサ( 図1)で構成される灌流システムをセットアップします。 図2のスキームに従ってシリコーン及びポリ塩化ビニル材料から成るチューブセクションで、これらのコンポーネントを接続します。最後にそれぞれ、胎児と母体の回路を表す2つの回路があります。
  2. 水浴、フローヒーターや灌流チャンバーの加熱をオンにします。温度は37℃であるべき
  3. 灌流媒体を暖める(NCTC-135組織培養培地は、アールのバッファ(6.8グラム/ L塩化ナトリウム、0.4グラム/ L塩化カリウム、0.14グラム/ Lリン酸一ナトリウム、0.2グラム/ L硫酸マグネシウム、0.2グラムで1:2に希釈したグルコース(1g / Lの)を補充/ Lの塩化カルシウム1,2グラム/ Lグルコース)、デキストラン40(は10g / L)、(10グラムウシ血清アルブミン/ L)、ヘパリンナトリウム(2,500 IU / L)、amoxicilline(250ミリグラム/ L)および重炭酸ナトリウム(2.2グラム/ L)、水浴のpH 7.4)。
  4. - 20ミリリットル15:連続して再び200ミリリットルの蒸留水(流量)を200ミリリットルの蒸留水を用いて胎児および母体回路の動脈系、b)は、50ミリリットルの1%水酸化ナトリウム、c)が1%のリン酸と、d)リンス/分)。
  5. 胎児の動脈管に、胎児のカニューレ(鈍針が修正翼針輸液セットに接続されるべきであるØ1.2ミリメートル)を接続します。
  6. すべてのチューブが培地(:15-20 ml /分の流量)が含まれているまで、灌流媒体と胎児と母体の回路の動脈システムをすすぐ。このステップの間にバブルトラップを埋めると、トラップのすべての泡下流を削除します。その後、ポンプを停止します。これは、求心性動脈管は常に気泡の自由であることが本当に重要である、そうでない場合は挿管後、特に細かい胎児の血管が破裂することができます。
  7. ガス流量をオンにします。母性回路が無線酸素化され第5%の二酸化炭素および95%合成空気および5%の二酸化炭素および95%の窒素と胎児の回路。
  8. 圧力センサの記録を開始します。

2。プラセンタをカニューレ挿入

  1. プライマリー帝王切開後の合併症のない長期の妊娠から無傷の胎盤を入手。書面による同意は、配信前に母親(私たちの研究の場合に得られた)が与えられなければならず、研究は(我々の研究でそうだった)地元の倫理委員会によって承認されなければならない。最初のビジュアルコントロールは、健康と無傷胎盤を保証するために助産師が行ってください。
  2. 胎盤のカニュレーションは重要なステップです!灌流時に組織内のすべての小さな混乱は母体と胎児の循環間のリークにつながることができます。胎盤は分娩後30分以内に取得する必要があります。
  3. 母親の側に見える混乱することなく、胎盤の辺縁帯に無傷子葉を選択します。絨毛膜板で、臍動脈および外科縫合材料を使用して後でカニューレ側(へその緒に向かって)に上流の静脈の両方に関連する枝を縛る​​。常に2つの結び目を作る。
  4. 最初の胎児の動脈カニューレを挿入。胎児胎盤動脈は常に静脈より小さく、薄い。
  5. 胎児の動脈の周りに縫合糸を作ることが、それをすぐにタイアップされません。鉗子で容器を持ち、慎重に容器をカットし、動脈に小さなカニューレ(Ø1.2ミリメートル)を置く。次に(2ノット)縫合糸を結ぶ。
  6. 同じように胎児の静脈に進みますが、大きめのカニューレ(ミリメートルØ1.5から1.8、鈍針が修正翼針輸液セットに接続する必要があります)を使用します。
  7. 胎児のポンプ(2 ml /分)をオンにします。そこには目に見える漏れはありませんと、血液が胎児の静脈カニューレの外に発する場合は、徐々に4ミリリットル/分まで流量を増加。胎児の動脈内の圧力を守って、それが70 mmHgのを超えてはならない。胎児またはメイトで流体が漏れる場合外部カニューレは別の縫合糸で固定します。
  8. 胎児側にティッシュホルダーに胎盤を置き、スパイク以上胎盤膜および組織を引っ張る。最後に灌流子葉はティッシュホルダーの穴の真ん中にする必要があります。
  9. 唯一の膜はシリコン膜(Ø1ミリメートル)あるいは、2パラフィルムの部分と胎盤を保持している部分を安定させる。
  10. 完全なティッシュホルダーを組み立て、ネジを締めると張り出した組織を切断する。静脈と動脈カニューレが挟まれていないが、代わりにティッシュホルダーの小さなチャネルにあったことに注意してください。
  11. 、逆さまにティッシュホルダーを回し灌流チャンバーに入れ、カバーを追加します。さて、母親の側が一番上にある必要があります。胎児の回路はまだそのままであると媒体が胎児の静脈管から流出されている場合は、必ず確認してください。
  12. 母性ポンプ(12 ml /分)をオンにします。番目で3鈍カニューレ(Ø0.8ミリメートル)を導入脱落膜プレートを貫通することにより絨毛空間に母親の動脈管の電子終わり。母性回路に灌流液を戻すにしても灌流チャンバー上部の最も低い位置に母親のポンプに接続されている静脈ドレインとして一本のチューブを入れた。
  13. 胎児の静脈管に胎児の静脈カニューレを接続します。

3。灌流の前および実験フェーズを実行する

  1. 組織は、出産後虚血期から回復すると絨毛空間で血を洗い流すようにするには、20分のプレオープン段階が必要である。母体と胎児の静脈を意味する灌流媒体を含む動脈リザーバに戻ってつながるされていない。瓶の中に胎児と母体の静脈流出を収集し、事前フェーズの後に、それを捨てる。
  2. 灌流の整合性を評価する20分の別のプレフェーズを実行しますが閉回路にする。灌流培地で2つの別々の貯水池を使用胎児と母体の回路用と胎児の貯水池と母性貯水池における母性静脈流出裏に戻って胎児の静脈流出を導くことによって回路を閉じます。
  3. メイン灌流実験では120ミリリットル灌流培地(妊産婦のためのものと胎児の貯水池のためのもの)を持つ2つのフラスコを準備します。 1つは母親のリザーバーに分析したいと考えている蛍光標識生体異物またはナノ粒子:放射性標識された14 C-アンチピリン(放射性物質;、陽性対照として注意4 NCI / ml)を追加します。よく母親の灌流液を混ぜる。
  4. 2準備フラスコ(胎児と母体の貯水池)で純粋な灌流培地を交換することによって、実験を開始します。胎児の貯水池とバック母性貯水池における母性静脈流出に戻って胎児の静脈流出を導くことによって回路を閉じます。
  5. 6時間灌流を継続し、定期的にサンプルを取る。常に胎児と母体の中の培地を再懸濁し撤退前の貯水池。
  6. 灌流時の胎児の動脈(70 mmHgのを超えてはならない)、両方の回路内のpH(生理的範囲7.2から7.4にする必要があります)や貯水池の両方のボリューム(胎児のボリュームの損失は4ミリリットル/時を超えてはならない)内の圧力を制御。必要ならば、塩酸または水酸化ナトリウムのいずれかを使用してpH値を調節​​する。
  7. 胎児のリザーバ内容積損失が4を超える場合ミリリットル/時そこに、組織内のリークであり、1つは、灌流を停止する必要があります。漏れなしで6時間灌流の成功率は15〜20%程度である。
  8. 6時間後の血流を停止します。ポンプ、水浴、フローヒーターやガスの流れをひっくり返す。
  9. ティッシュホルダーから胎盤を外し、灌流子葉をカット(unperfused組織よりも明るい)、それを重量を量る。
  10. unperfused(初めにカットされた胎盤の一部、すでにプレフェーズ中に取ることができる)からサンプルを取り出し、灌流組織(各約1g)、-20℃で保管し均質化されるまで以降の分析のために液体窒素である。組織病理学的評価のための4%ホルマリンで別の組織サンプルを修正。サンプルは胎盤のすべての層を含める必要があります。
  11. )50mlの1%水酸化ナトリウム、cが再び))を順次)200ミリリットルの蒸留水、bを加え胎児および母体回路の動脈系をすすぐことによって灌流した後、200ミリリットルの蒸留水を50ミリリットルの1%リン酸と、dチューブをきれい(流量:15-20 ml /分)。

胎盤灌流実験の全体の作業手順を図3に示されている。

4。サンプルの分析

  1. 残留赤血球を除去するために分析の前に800×gで10分間灌流液のサンプルを遠心分離します。さらに分析するために、上清を取る。サンプルは4℃で一晩放置することができますレプチンとhCGの生産の分析のための試料を-20℃で保存することができます
  2. の透過性を評価するために、胎盤は、液体シンチレーションによって14 C-アンチピリンを分析。ベータカウンターで5分間3ミリリットルのシンチレーションカクテルとメジャーで胎児と母体のサンプル300μlのを混ぜる。
  3. 蛍光ナノ粒子の移転や、興味のある異物がマイクロプレートリーダー(示された波長は、我々は、ナノ粒子に使用黄緑色のラベルの分析のためのもの)で485 nmの励起と528 nmの放射で蛍光を読み取るを評価する。
  4. 灌流時の胎盤組織の実行可能性を判断するには、自動化された血液ガスシステムと胎児と母体の回路中のグルコース消費量と乳酸産生を測定します。また、胎盤ホルモンヒトchoriongonadotropin(hCGの)および酵素結合免疫吸着検定法(ELISA)によって均質化された組織サンプル及び灌流液中のレプチンの産生を評価する。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

図4Aは、胎児のコンパートメントに移管されていない大きなポリスチレン粒子(500nm以下)に比べて胎盤を通過して輸送された小さなポリスチレン粒子(80 nm)での灌流プロファイルを示しています。各データポイントは、少なくとも3つの独立した実験の所定の時点までの平均粒子濃度を表す。ポリスチレンの場合は胎盤転送はサイズ依存19であるナノ粒子。 500 nmのポリスチレン粒子も灌流6時間後に胎児の回路に登場されていないながら、胎盤灌流3時間後、最初に追加された80 nmのポリスチレン粒子のすでに20〜30%が、母性から胎児の回路に移した。それにもかかわらず、500nmの粒子の母体濃度が減少している。灌流後の組織の組織切片上の蛍光画像は、これらの粒子は胎盤(データは示さず)の絨毛に蓄積することを示した。 図4B 14 C-アンチピリンの特性灌流プロファイルを示しています。小親油性分子としてアンチピリンは受動拡散経由胎盤関門に分散や回路の整合性のためのコントロールとして機能します。灌流の4-6時間後、胎児と母体のアンチピリン濃度との平衡は23を構築する必要があります。生体異物の胎盤輸送速度を評価し、比較するには胎児への母体の薬物濃度(F / M)比は、通常は( 図5)が表示されます。

乳酸と胎盤ホルモン(人間choriongonadotropinとレプチン)の生産と同様にグルコース消費の分析を通して灌流時の胎盤組織の生存と機能( 図6)は、監視することができます。生体異物と潅流の値は常に制御灌流から異物なしで値と同じ範囲であるべきである。また、his​​top灌流胎盤組織のathological評価を実施することができます。非灌流胎盤組織との比較はその後灌流( 例えば細菌汚染)によるもの病理学的変化を明らかにすることができ、したがって、別の品質制御パラメータとして役立つことができる。

ex vivoでデュアル循環ヒト胎盤灌流モデルを用いて得られ、さらに代表的な結果が最近発表された11,19。

図1
図1。 エクスビボヒト胎盤灌流セットアップ。1)水母体と胎児の貯水池と一緒にお風呂、2)灌流チャンバー、3)気泡トラップ、4)人工肺列、および5)フローヒーター。

load/50401/50401fig2.jpg "/>
図2。 ex vivoでヒト胎盤灌流モデルの概略図で FA:胎児の動脈; FV:胎児の静脈; MA:母性動脈; MV:母性静脈; BT:バブルトラップ; PS:圧力センサ

図3
図3。 ex vivoでヒト胎盤灌流実験の手順を作業。出産後胎盤が30分以内にカニューレを挿入する必要があります。循環で6時間実験段階前にオープン前相とクローズ前相は、少なくとも20分ごとに実行する必要があります。

図4
図4。ポリスチレン粒子及び14の灌流プロファイル</ポリスチレン粒子サイズが80nmの(N = 4)および500度(n = 3)での> C-19アンチピリン。潅流プロファイルを商標。最初に25μgの/ mlの粒子及び4.2 NCI / mlの14 C-アンチピリン、母体回路に加えた。粒子の量(A)及び14 C-アンチピリン(B)は、指示された時点の後に(M、固体シンボル)を母体と胎児の(F、オープンシンボル)回路で測定した。表示された平均濃度±SEである。 より大きい数字を表示するには、ここをクリックしてください

図5
図5。ヒト胎盤19渡るポリスチレン粒子のサイズ依存の転送。14 C-アンチピリンとポリスチレン粒子の胎児と母体の濃度と比率はカルクだった胎盤灌流の180分後にレートさ。データは、平均±SE、少なくとも3つの独立した実験のを表しています。制御列は、粒子を含まないが、14 C-アンチピリンと潅流を示しています。 (* P 80 nmの比の値と比較<0.05)。

図6
図6。灌流19時の胎盤組織の生存。()グルコース消費量と灌流胎盤における乳酸産生。表示されたが、灌流子葉の重量で割った時間をかけて回路の総含有量の変化(胎児と母性)の合計です。(B)胎盤ホルモンの正規化された純生産(NP初期組織コンテンツT0で割ったもの)は、ヒトchoriongonadotropinとレプチン。データは、平均±SE lの時を表す東3の独立した実験。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

デュアル循環灌流下に答えなければならない質問に応じて可能な他のいくつかの実験的な構成がありますが、ここに示しました。特にオープン胎盤灌流は、一般的に定常状態濃度3に薬物クリアランスを評価するために使用される。再循環血流のセットアップはまた、内因性又は外因性物質の能動輸送を確認するために適用することができる。このアプローチのために生体異物の同じ濃度は、母体および胎児循環に添加されなければならない。濃度勾配に対して能動輸送が存在すると仮定し、両方の回路のいずれかで試験物質の蓄積は24を観察することができる。注目すべきは、唯一の胎児の回路に被験物質を添加することも可能であり、この特定の物質25の胎盤関門を横切る輸送のメカニズムを明らかにすることができる。

プロトコルは、ティムをかけて進化してきたeおよび特に流量、灌流媒体の組成、酸素及び加熱26,27の形態に係る別の研究グループ間で変えることができる。特に流量は胎盤転写が発生する時間に影響を与えることができる。これを制御するために、アンチピリンのような受動的に輸送され、参照化合物の添加が重要である。生体異物の転送レートは必ずアンチピリン(F / M比は113以上であるべきである)26の搬送速度と比較することができる。アンチピリン転送が主に流れや為替面で制限されるので、この比較は、フローの違いと実験の間で変動する可能性が考慮灌流子葉の大きさを取ります。また、FITC-デキストランは、バリア26の整合のための制御として機能するように胎児の回路に追加することができる。胎児の容積減少はまた、障壁の完全性のマーカーとして使用される。最大4ミリリットル/時間を28が許可されますが、通常胎児の流体損失再は一般に公正妥当と認められた制限はありません。

明らかに、個体間変動および低い成功率(15〜20%)のようにex vivoでヒト胎盤灌流方法のいくつかの欠点があります。また、6時間の灌流期間は、慢性的な薬物治療をシミュレートすることができないので、完全に長期暴露後の異物の転送を除外することはできません。モデルのもう一つの制限は、障壁が厚い早い妊娠年齢で輸送速度は依然として不明のまま長期で主に胎盤転送が評価されるということです。確かに、妊娠初期の胎盤の灌流は可能ですが、これらの胎盤の利用はかなり制限されています。それにもかかわらず、今までにex vivoで胎盤灌流法が組織ヒト胎盤組織内の様々な生体異物や粒子の輸送を研究する唯一のモデルです。 ex vivoでのヒト灌流モデルにおけるトキシコダイナミクスは、PLのみで分析することができますがacental組織、動物実験では、実際にも、胚毒性に関する情報を提供することができます。しかし、ヒトとげっ歯類の間に胎盤関門の解剖学的な違いのため、これらの結果は4,5ヒトに外挿することはできません。胎盤転写を調査する別の可能性は、一次細胞栄養層、絨毛癌細胞株、単離された原形質膜小胞または胎盤組織外植片29のような細胞培養モデルであってもよい。これらの細胞は、悪性の妊娠性絨毛癌から誘導され、透過膜上にコンフルエントな単層を形成することができるので、輸送研究を行うことができる。最も使用されるモデルはBeWo細胞株である。 BeWo細胞モデルを用いて、トランスポート研究の結果はex vivoでヒト胎盤潅流30で得られた結果とよく相関する。しかし、薬物輸送の詳細(特定の輸送タンパク質の投稿)および代謝を研究するために、BeWo細胞モデルをmとすることができるそれがこのモデルの信頼性が限られている扱いやすいと遺伝的に改変されたトランスポーターまたは酵素の発現のような操作の影響を受けやすいですが、一般的な薬物伝達研究に関するので主に実現可能な鉱石。これは、血流を欠き、単層の完全性は、細胞培養条件、播種密度、露光時間および6,29インサート膜のようないくつかの要因に依存するため、慎重に評価されなければならない。

別の異物およびも大幅に胎盤転写31に影響与えることができる様々な血漿タンパク質ナノ粒子に結合する、血漿タンパク質への結合を考慮した、したがって重要である。灌流媒体は、ウシ血清アルブミン、最も頻繁血漿タンパク質が含まれています。最近では、研究では、ex vivoでヒト胎盤灌流モデルで得られた様々な物質の伝達比は母性へのin vivoでの臍帯血とよく相関することを示した伝達比が血漿タンパク結合12の程度に応じて調整された血中濃度比。

全体的に、ex vivoで胎盤灌流モデルでは、ヒト胎盤を越え輸送を研究すると、生体異物およびナノ粒子のin vivo胎盤通路予測するために有効かつ信頼性の高い方法である。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

著者は、彼らが競合する経済的利益を持っていないことを宣言します。

Acknowledgements

この作品は、財政的にスイス国立財団、(NRP 64プログラム、全く4064から131232を付与しない)によってサポートされています。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
NCTC-135 medium ICN Biomedicals, Inc. 10-911-22C could be replaced by Medium 199 from Sigma (M3769)
Sodium chloride (NaCl) Sigma-Aldrich, Fluka 71381
Potassium chloride (KCl) Hospital pharmacy also possible: Sigma (P9541)
Monosodium phosphate (NaH2PO4 · H2O) Merck 106346
Magnesium sulfate (MgSO4 · H2O) Sigma-Aldrich, Fluka 63139
Calcium chloride (CaCl, anhydrous) Merck 102388
D(+) Glucose (anhydrous) Sigma-Aldrich, Fluka 49138
Sodium bicarbonate (NaHCO3) Merck 106329
Dextran from Leuconostoc spp. Sigma-Aldrich 31389
Bovine serum albumin (BSA) Applichem A1391
Amoxicilline (Clamoxyl) GlaxoSmithKline AG 2021101A
Sodium heparin B. Braun Medical AG 3511014
Sodium hydoxide (NaOH) pellets Merck 106498 CAUTION: corrosive
Ortho-phosphoric acid 85% (H3PO4) Merck 100573 CAUTION: corrosive
Maternal gas mixture: 95% synthetic air, 5% CO2 PanGas AG
Fetal gas mixture: 95% N2, 5% CO2 PanGas AG
Antipyrine (N-methyl-14C) American Radiolabeled Chemicals, Inc. ARC 0108-50 μCi CAUTION: radioactive material (specific activity: 55mCi/mmol)
Scintillation cocktail (IrgaSafe Plus) Zinsser Analytic GmbH 1003100
Polystyrene particles 80 nm Polyscience, Inc. 17150
Polystyrene particles 500 nm Polyscience, Inc. 17152
EQUIPMENT
Water bath VWR 462-7001
Thermostat IKA-Werke GmbH Co. KG 3164000
Peristaltic pumps Ismatec ISM 833
Bubble traps (glass) UNI-GLAS Laborbedarf
Flow heater UNI-GLAS Laborbedarf
Pressure sensor + Software for analyses MSR Electronics GmbH 145B5
Notebook Hewlett Packard
Miniature gas exchange oxygenator Living Systems Instrumentation LSI-OXR
Tygon Tube (ID: 1.6 mm; OD: 4.8 mm) Ismatec MF0028
Tubes for pumps (PharMed BPT; ID: 1.52 mm) Ismatec SC0744
Blunt cannulae ( 0.8 mm) Polymed Medical Center 03.592.81
Blunt cannulae ( 1.2 mm) Polymed Medical Center 03.592.90
Blunt cannulae ( 1.5 mm) Polymed Medical Center 03.592.94
Blunt cannulae ( 1.8 mm) Polymed Medical Center 03.952.82
Parafilm VWR 291-1212
Perfusion chamber with tissue holder (plexiglass) Internal technical department Similar equipment is available from Hemotek Limited, UK
Surgical suture material (PremiCron) B. Braun Medical AG C0026005
Winged Needle Infusion Set (21G Butterfly) Hospira, Inc. ASN 2102
Multidirectional stopcock (Discofix C-3) B. Braun Medical AG 16494C
Surgical scissors B. Braun Medical AG BC304R
Dissecting scissors B. Braun Medical AG BC162R
Needle holder B. Braun Medical AG BM200R
Dissecting forceps B. Braun Medical AG BD215R
Automated blood gas system Radiometer Medical ApS ABL800 FLEX
Multi-mode microplate reader BioTek Synergy HT
Liquid scintillation analyzer GMI, Inc. Packard Tri-Carb 2200
Scintillation tubes 5.5 ml Zinsser Analytic GmbH 3020001
Tissue Homogenizer OMNI, Inc. TH-220
pH meter + electrode VWR 662-2779

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ala-Kokko, T. I., Myllynen, P., Vahakangas, K. Ex vivo perfusion of the human placental cotyledon: implications for anesthetic pharmacology. Int. J. Obstet. Anesth. 9, 26-38 (2000).
  2. Panigel, M., Pascaud, M., Brun, J. L. Radioangiographic study of circulation in the villi and intervillous space of isolated human placental cotyledon kept viable by perfusion. J. Physiol. (Paris). 59, 277 (1967).
  3. Schneider, H., Panigel, M., Dancis, J. Transfer across the perfused human placenta of antipyrine, sodium and leucine. Am. J. Obstet. Gynecol. 114, 822-828 (1972).
  4. Enders, A. C., Blankenship, T. N. Comparative placental structure. Adv. Drug Deliv. Rev. 38, 3-15 (1999).
  5. Takata, K., Hirano, H. Mechanism of glucose transport across the human and rat placental barrier: a review. Microsc. Res. Tech. 38, 145-152 (1997).
  6. Saunders, M. Transplacental transport of nanomaterials. Wiley Interdiscip. Rev. Nanomed. Nanobiotechnol. 1, 671-684 (2009).
  7. Buerki-Thurnherr, T., von Mandach, U., Wick, P. Knocking at the door of the unborn child: engineered nanoparticles at the human placental barrier. Swiss Med. Wkly. 142, w13559 (2012).
  8. Gendron, M. P., Martin, B., Oraichi, D., Berard, A. Health care providers' requests to Teratogen Information Services on medication use during pregnancy and lactation. Eur. J. Clin. Pharmacol. 65, 523-531 (2009).
  9. Burns, L., Mattick, R. P., Lim, K., Wallace, C. Methadone in pregnancy: treatment retention and neonatal outcomes. Addiction. 102, 264-270 (2007).
  10. von Mandach, U. Drug use in pregnancy. Ther. Umsch. 62, 29-35 (2005).
  11. Malek, A., Obrist, C., Wenzinger, S., von Mandach, U. The impact of cocaine and heroin on the placental transfer of methadone. Reprod. Biol. Endocrinol. 7, 61 (2009).
  12. Hutson, J. R., Garcia-Bournissen, F., Davis, A., Koren, G. The human placental perfusion model: a systematic review and development of a model to predict in vivo transfer of therapeutic drugs. Clin. Pharmacol. Ther. 90, 67-76 (2011).
  13. International Organization for Standardization (ISO). Technical Specification (ISO/TS) 27687. Nanotechnologies – Terminology and definitions for nano-objects – Nanoparticles, nanofibre and nanoplate. (2008).
  14. Pietroiusti, A. Health implications of engineered nanomaterials. Nanoscale. 4, 1231-1247 (2012).
  15. Latzin, P., Roosli, M., Huss, A., Kuehni, C. E., Frey, U. Air pollution during pregnancy and lung function in newborns: a birth cohort study. Eur. Respir. J. 33, 594-603 (2009).
  16. Lacasana, M., Esplugues, A., Ballester, F. Exposure to ambient air pollution and prenatal and early childhood health effects. Eur. J. Epidemiol. 20, 183-199 (2005).
  17. Menezes, V., Malek, A., Keelan, J. A. Nanoparticulate drug delivery in pregnancy: placental passage and fetal exposure. Curr. Pharm. Biotechnol. 12, 731-742 (2011).
  18. Muhlemann, K., Menegus, M. A., Miller, R. K. Cytomegalovirus in the perfused human term placenta in vitro. Placenta. 16, 367-373 (1995).
  19. Wick, P., et al. Barrier capacity of human placenta for nanosized materials. Environ. Health Perspect. 118, 432-436 (2010).
  20. Dancis, J. Why perfuse the human placenta. Contrib Gynecol. Obstet. 13, 1-4 (1985).
  21. May, K., et al. Perfusion of human placenta with hemoglobin introduces preeclampsia-like injuries that are prevented by alpha1-microglobulin. Placenta. 32, 323-332 (2011).
  22. Guller, S., et al. Protein composition of microparticles shed from human placenta during placental perfusion: Potential role in angiogenesis and fibrinolysis in preeclampsia. Placenta. 32, 63-69 (2011).
  23. Challier, J. C. Criteria for evaluating perfusion experiments and presentation of results. Contrib. Gynecol. Obstet. 13, 32-39 (1985).
  24. Kraemer, J., Klein, J., Lubetsky, A., Koren, G. Perfusion studies of glyburide transfer across the human placenta: implications for fetal safety. Am. J. Obstet. Gynecol. 195, 270-274 (2006).
  25. leal, J. K., et al. Modification of fetal plasma amino acid composition by placental amino acid exchangers in vitro. J. Physiol. 582, 871-882 (2007).
  26. athiesen, L., et al. Quality assessment of a placental perfusion protocol. Reprod. Toxicol. 30, 138-146 (2010).
  27. Myllynen, P., et al. Preliminary interlaboratory comparison of the ex vivo dual human placental perfusion system. Reprod Toxicol. 30, 94-102 (2010).
  28. Malek, A., Sager, R., Schneider, H. Maternal-fetal transport of immunoglobulin G and its subclasses during the third trimester of human pregnancy. Am. J. Reprod. Immunol. 32, 8-14 (1994).
  29. Prouillac, C., Lecoeur, S. The role of the placenta in fetal exposure to xenobiotics: importance of membrane transporters and human models for transfer studies. Drug Metab. Dispos. 38, 1623-1635 (2010).
  30. Poulsen, M. S., Rytting, E., Mose, T., Knudsen, L. E. Modeling placental transport: correlation of in vitro BeWo cell permeability and ex vivo human placental perfusion. Toxicol. In Vitro. 23, 1380-1386 (2009).
  31. Mathiesen, L., Rytting, E., Mose, T., Knudsen, L. E. Transport of benzo[alpha]pyrene in the dually perfused human placenta perfusion model: effect of albumin in the perfusion medium. Basic Clin. Pharmacol. Toxicol. 105, 181-187 (2009).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics