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Method Article
Verfahren zur Herstellung eines injizierbaren Matrix-Gel aus dezellularisierte Gewebe und Injektion in Ratten-Myokard In vivo Beschrieben sind.
Dieses Protokoll bietet Methoden für die Herstellung eines injizierbaren extrazellulären Matrix (ECM)-Gel für myokardiale Tissue Engineering-Anwendungen. Kurz gesagt, ist dezellularisierte Gewebe lyophilisiert, gefräst, enzymatisch verdaut und anschließend auf physiologischen pH-Wert gebracht. Die Gefriertrocknung entfernt alle Wassergehalt aus dem Gewebe, was zu trockenen ECM, die in ein feines Pulver mit einer kleinen Mühle gemahlen werden. Nach dem Mahlen wird die ECM-Pulver mit Pepsin verdaut, um eine injizierbare Form einer Matrix. Nach Einstellung auf pH 7,4, kann die Flüssigkeit Matrix-Material in den Herzmuskel injiziert werden. Die Ergebnisse der bisherigen Charakterisierung Tests haben gezeigt, dass Matrix Gele aus dezellularisierte Perikarderguss und Herzmuskelgewebe produziert nativen ECM-Komponenten, darunter verschiedene Proteine, Peptide und Glykosaminoglykanen behalten. Bei der Verwendung dieses Materials für das Tissue Engineering, in vivo Charakterisierung ist besonders nützlich, hier ein Verfahren zur Durchführung eines intramuralen Injektion in den linken Ventrikel (LV) frei an der Wand wird als Mittel zur Analyse der Host-Reaktion auf die Matrix-Gel in vorgestellt ein kleines Tier-Modell. Der Zugang zu den Brustraum wird durch die Membran gewonnen und die Injektion ist leicht über die Spitze in der LV freien Wand gemacht. Die biologisch abgeleiteten Gerüst visualisiert werden durch Biotin-Markierung vor der Injektion und dann Färbung Gewebeschnitte mit einem Meerrettichperoxidase-konjugierten Neutravidin und Visualisieren über Diaminobenzidin (DAB) Färbung. Die Analyse der Injektion Region kann auch mit histologischen und immunhistochemischen Färbung durchgeführt werden. Auf diese Weise wurden die bisher untersuchten Herzbeutel und Herzmuskel-Matrix-Gelen gezeigt, faserige, poröse Netzwerke zu bilden und zu fördern Gefäßbildung innerhalb der Injektion Region.
1. Pre-processing Tissue Vorbereitung
2. Herstellung von injizierbaren ECM
3. Myocardial Injektionen
4. Repräsentative Ergebnisse
Vorherige Charakterisierung von Matrix-Materialien auf diese Weise hergestellten demonstriert die Retention von einer Vielzahl von Makromolekülen. Konkret wurden mehrere faserige Proteine und Glykoproteine über Massenspektrometrie (Tabelle 1) identifiziert. Wenn die Matrix-Materialien verarbeitet nach diesem Protokoll gefunden werden, nicht mehr enthalten eine komplexe Anordnung von Makromolekülen, könnte es sein, dass die Dezellularisierung verwendete Protokoll zu hart ist. Einmal vollständig lyophilisiert, sieht die getrockneten pericardial ECM wie sehr steif, zerknittertes Papier. Andere Gewebetypen wird ähneln Verpackung Erdnüsse. Wenn gefräst hat, sollte den ECM durch das Sieb fallen und in das Glas am Boden gesammelt werden. Wenn Feuchtigkeit in der Probe wird die ECM verklumpen und in der Mahlkammer stecken. Nach der Verdauung, sollte die ECM-Lösung eine milchige Farbe und völlig frei von sichtbaren Partikeln sein. Es wird auch etwas zäher als die HCl allein. Wenn das ECM nicht gut verdauen, wird es noch große Partikel in der Flasche sein, alternativ das ECM kann abstürzen, aus der Lösung. Nach pH-Einstellung gibt es keine sichtbare Veränderung in der Lösung, und der ECM ist noch eine trübe, homogene Flüssigkeit. Wenn es zu gelieren beginnt, wird die Viskosität zu erhöhen, und es wird schwierig oder unmöglich sein, das Material erarbeiten in eine Spritze. Wenn dies geschieht, führen Sie die pH-Einstellung Schritt auf dem Eis, mit vorgekühlten Lösungen. Nach den Injektionen hergestellt worden sind, halten sie auf dem Eis bis zum Gebrauch. Wenn die Injektion erfolgreich ist, hellt die Region rund um die Nadelspitze und einer kleinen Bolus sichtbar ist. Wird dies nicht beachtet wird, kann die Injektion in die Kammer statt in die Wand gegangen. Wenn Naht das Tier nach der Injektion ist eine sorgfältige Schließen der Membran der wichtigste Schritt. Wenn es richtig gemacht, wird die Membran dicht sein gegen die Lungen und erscheint konkav. Wenn es keine Luft in der Lunge nach links, wird die Membran bleibt konvex oder einen Bereich, wo es Ballons aus. Bei der Prüfung der Histologie der Injektion Region zu einem frühen Zeitpunkt (30 Minuten bis 4 Stunden nach der Injektion), sollte man sehen, eine rosa, faserigen Gebiet, das frei von Zellen ist dies der zusammengesetzt Matrixmaterial nach der Injektion (Abbildung 2) . Das Netzwerk breitet sich oft interstitiell und kann in vielen Bereichen zu präsentieren. Ein evtl.ible Erklärung für das Sehen nur einen sehr kleinen Bereich der Matrix-Gel ist, dass ein Teil der Injektion der intramuralen Ziel verfehlt und war entweder in die LV eingespritzt oder durchgesickert der Injektionsstelle. Darüber hinaus, abhängig von der Gelierzeit, kann die interstitielle Ausbreitung variieren.
Abbildung 1. Polyacrylamid-Gelelektrophorese (PAGE) Ergebnisse. (A) Molekulargewicht Standard. (B) Rattenschwanz Kollagen Typ I (2,5 mg / mL) im Vergleich zu den gelösten menschlichen (C) und Schweinen (D) pericardial ECM (7 mg / mL). Notieren Sie sich die Anwesenheit von Kollagen sowie mehrere andere Proteine und Peptide in den Herzbeutel Matrix Proben.
Tabelle 1. ECM-Komponenten mit Massenspektroskopie identifiziert.
Abbildung 2 Myocardial Injektionen:. In vivo Gelierung. H & E des menschlichen (A) und Schweine-Färbung (B) pericardial Matrix Injektionen, die in vivo nach 45 Minuten haben geliert. Die Pfeile zeigen Matrix Lage, gebeizt hell-lila, als das Myokard. Scale-Bar ist 500 um.
Abbildung 3. Vascular-Zell-Infiltration. Fluoreszierende Farbstoffe für Schiffe in der injizierten menschlichen (AC) und Schweinen (DF)-Matrix Gele bei zwei Wochen. Endothelzellen sind grün gekennzeichnete (A, D), während Zellen der glatten Muskulatur rot (B, E) gekennzeichnet sind. Zusammengeführt Bilder sind in C gezeigt und F. Scale-bar ist 100 um. Die weißen gestrichelten Linien zeigen den Bereich der Matrix Injektion, wie von H & E-Analyse von einem nahe gelegenen Abschnitt bestimmt.
Abbildung 4. Stammzellen innerhalb der Matrix Injektion Region. Ein Hoescht für Kerne Fleck (blau) und c-kit (grün) identifiziert Stammzellen in das menschliche (A) und Schweinen (B)-Matrix Injektion Regionen. Scale-Bar ist 50 pm.
Diese Methode ermöglicht die Generierung von biologisch abgeleitet, injizierbare Gerüste für myokardiale Tissue Engineering. Obwohl diese Methoden wurden ursprünglich für die Herstellung entwickelt und in vivo Tests eines Myokard-Matrix-Gel und hier mit einem Perikarderguss Matrix-Gel vorgestellt, dieses Protokoll für die Verwendung mit einem beliebigen Gewebe angepasst werden, sofern das Gewebe angemessen sein dezellularisierte. Dezellularisierung sollte durchgeführt werden und vor der Anwendung dieser ...
Diese Arbeit wurde teilweise durch New Innovator des NIH Director Award Program, Teil der NIH Roadmap for Medical Research, über Grant-Nummer 1-DP2-OD004309-01 unterstützt. SBS-N. möchte die NSF für ein Graduate Research Fellowship bedanken.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reagents: | |||
Pepsin | Sigma-Aldrich | p6887-1G | Lyophilized |
Biotin | Thermo Fisher Scientific, Inc. | 21217 | |
Neutravidin-HRP | Thomas Scientific | 21130 | |
Equipment: | |||
Wiley Mini Mill | Thomas Scientific | 3383L10 | |
Labconco Lyophilizer | Labconco Corp. | 7670520 | |
Surgical supplies: | |||
Betadine | Purdue Products L.P. | 67618-154-16 | |
Lactated Ringers Solution | MWI Veterinary Supply | 003966 | |
KY Jelly | MWI Veterinary Supply | 28658 | |
Lidocaine, 2% | MWI Veterinary Supply | 17767 | |
Buprenorphine hydrochloride | Reckitt Benckiser | 12496-0757-1 | |
Artificial tear ointment | Fisher Scientific | NC9860843 | |
Triple antibiotic ointment | Fisher Scientific | 19082795 | |
Isoflurane | MWI Veterinary Supply | 60307-120-25 | |
Otoscope | MWI Veterinary Supply | 008699 | |
Stop cock | MWI Veterinary Supply | 006245 | |
3-0 Vicrile suture | MWI Veterinary Supply | J327H | |
5-0 Proline suture | MWI Veterinary Supply | s-1173 | |
Reverse cutting (RC) needle | Ethicon Inc. | 8684G | |
Microhemostats | Fine Science Tools | 13013-14 | |
Rat tooth microforceps | Fine Science Tools | 11084-07 | |
No. 10 scalpel | Fine Science Tools | 10110-01 | |
Blunt scissors | Fine Science Tools | 14108-09 | |
Sharp, curved scissors | Fine Science Tools | 14085-08 | |
Large, serrated forceps | Fine Science Tools | 1106-12 | |
PE160 suction tubing | BD Biosciences | 427430 | |
Clippers | MWI Veterinary Supply | 21608 | |
Skin staples/stapler | Ethicon Inc. | PRR35 | |
General supplies: | |||
Stir plates | |||
0.1 M HCl | |||
1 M NaOH | |||
10x PBS | |||
1x PBS | |||
70% Ethanol | |||
0.1 mL syringes | |||
10 mL syringe | |||
Q-tips | |||
Surgical glue | |||
Surgical drape | |||
Towel clamps | |||
Small hand-held vacuum |
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