三层次的静电，以模仿母语动脉结构采用聚己内酯，弹性和胶原的初步研究

摘要

本研究的目的是模仿原生三个动脉壁的分层结构。静电而要做到这一点，是雇用与使用以3-1（输入输出）喷嘴和聚己内酯，弹性和胶原混合。

摘要

整个本地动脉，胶原蛋白和弹性蛋白发挥了重要作用，提供了一个机械的骨干，防止血管破裂，促进搏动变形下的恢复。这项研究的目的是模仿编造一个多层次的静电导管组成的聚（己内酯）（PCL）与弹性蛋白和胶原蛋白55-35 45-45-10混纺，除了原生动脉的结构 - 10，和65-25-10的PCL - ELAS COL的演示表明本地动脉组织的力学性能，而其余的有利于组织的再生。整个移植和个人层分析用单轴拉伸试验，动态顺应性，缝合保留，爆破强度。合规结果显示，中间/内侧层的变化改变了整体移植的行为与整个移植遵守值范围从0.8 - 2.8％/ 100毫米汞柱，而单轴结果表明平均模量范围2.0 - 11.8兆帕。模量和遵守数据显示本土动脉范围内的值。数学建模是实现显示层刚度的变化如何影响整体圆周壁应力，并作为设计辅助材料，以达到最佳的机械组合。总的来说，结果表明，移植可以被用来模仿一个三层次结构，通过改变层的属性。

研究方案

1. 静电之前，胶原蛋白，从6个月的牛真皮，必须提取使用醋酸化进程。这提取的胶原蛋白，然后通过随后的一系列解散，降水，并dialyses纯化。一旦胶原蛋白冻干粉，静电纺丝的过程就可以开始。
2. 三种材料集结：聚己内酯（PCL），弹性（ELAS）和胶原蛋白（COL）。这些材料将被分别溶解六氟-2 - 丙醇（HFP，特克斯和凯科斯群岛美）的浓度在100毫克/毫升，200毫克/毫升和70毫克/毫升，分别在1,1,1,3,3,3。
3. 在五个不同的闪烁瓶的材料混合体积比98-2-0 PCL - ELAS COL（内膜），45-45-10，55-35-10，65-25-10 PCL -弹性COL （媒体），和70-0-30 PCL -弹性COL（外膜）。
4. 对于单轴拉伸测试和个别层一致性测试，每个单独的材料静电，而静电破裂，缝合保留和符合性测试，多层次的血管移植，从3比1配置。单轴拉伸测试支架平面和矩形（2.5厘米宽x 10.2厘米× 0.3厘米厚）用于electrospin个别层和多层次的移植，因为直径为2毫米芯棒太小冲压试验样品。
5. 个人和多层静电，聚合物溶液装入一个塑料的3毫升碧迪注射器18量具钝尖的针，到注射泵放置在一个设定的配药率。个人静电率分别为4毫升/小时，而多层次的静电率各不相同，取决​​于过渡和层。流速和体积是这样：内膜静电在4毫升/小时的速度和过渡相结合为0.2毫升，2毫升/小时每内膜内侧注射器体积为0.5 ml。内膜的注射器，然后关闭和内侧层被允许自旋为0.6毫升，4毫升/小时通过媒体和外膜之间的聚合物溶液0.2毫升的过渡，在2毫升/小时。最后，媒体停止和外膜被允许自旋为0.4毫升，4毫升/小时。
6. 所有样品均在50 mM的EDC的交联18小时前的任何测试^1。
7. 单轴拉伸测试是在6个样本，从一个静电表水合PBS中24小时。 “狗骨”形样本被打了个静电垫子和一个MTS Bionix 200与100 N负荷细胞和10.0毫米/分钟的延伸率测试系统进行测试。峰值应力，弹性模量和断裂应变分别计算使用TestWorks第4版。
8. 600 2毫米内径管状试样来自6个不同的静电移植的PBS中浸泡24小时在37 ° C，在MTS Bionix 200测试系统，与50 N负荷细胞（MTS系统公司）和进行缝合保留测试按照整个过程的描述在美国国家标准^协会 2直延伸率150.0毫米/分钟。 5-0商业的PDS II紫单丝缝合被安置了2毫米，从样品年底延至缝合通过嫁接拉。高峰负荷录得克的力，使用TestWorks第4版。
9. 来自6个不同的静电移植的爆破强度测试是在6个样本。爆管，长2-3厘米，在PBS水化，超过150毫米直径的连接到设备，用2-0丝线缝合固定乳头的安装。空气被引入系统，增加在5毫米汞柱/秒的速度的压力，直到管爆裂2。效果，现报告毫米汞柱的压力管破裂。
10. 被确定为600 2毫米来自6个不同的静电移植的内部直径在模拟生理条件下3厘米长的管状移植的动态顺应性。个人层次和多层次的管状结构，在同等条件下静电和测试。样本的化验结果在一个智能的组织工程，通过机械性刺激（项目）生物反应器开发组织生长技术，用PBS填充在37 ° C。该生物反应器提供1Hz的循环移植内部的压力变化，在三个不同的压力水平的90/50，120/80，并110分之150毫米汞柱收缩压/舒张压^{分别调查2，} 3。

代表性的成果

当电协议进行正确，最终产品应柔软，无缝管与层之间的分层没有初步迹象。当单轴拉伸试验，爆破强度测试，缝合保留测试和一致性测试，结果表明，内侧层刚度的增加，弹性蛋白减少的金额，相关的机械性能应表现出更为严厉的管。

讨论

这项研究的最关键部分是静电纺丝的过程。当使用3-1输入输出喷嘴，拱架和可能发生电荷损失。如果这确实发生，纺丝与聚合物，是相关联的电压将下降，造成焊接，“湿”的纤维和创造之间的三层分层。因此，一致的电势，都必须获得一个理想的多层管。

遵守不匹配是在小直径的移植物闭塞的主要原因之一。发展多层次的血管移植，提供了对的东西，可以模仿自然的生物?...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Polycaprolactone	Sigma-Aldrich
Elastin	Elastin Products Company
Collagen
Acetic Acid	Fisher Scientific
Sodium Chloride	Fisher Scientific
TRIS	Fisher Scientific
6 L Avanti J-HC Centrifuge	Beckman Coulter Inc.
1,1,1,3,3,3 hexafluoro-2-propanol	TCI America
3 ml Becton Dickinson Syringe
CZE1000R Rack Mount Power Supply	Spellman
High-Pressure Syringe Pump	Cole-Parmer
1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide	Pierce, Thermo Scientific
70 % ethanol	Sigma-Aldrich
ImageTool 3.0 software	Shareware provided by UTHSCSA
Scanning Electron Microscope	Carl Zeiss, Inc.
MTS Bionix 200 testing system	MTS Systems Corp.
TestWorks version 4
Intelligent Tissue Engineering via Mechanical Stimulation (ITEMS) Bioreactor	Tissue Growth Technologies