המחברים מבקשים להודות לגבריאל ירום ומיכאל Yeranosian על תרומתם לחזרות הטכנית קודמות של הפרויקט הזה. פרויקט זה מומן על ידי OREF מטפל מדען ההדרכה גרנט (NL), HH לי כירורגי מענק מחקר (NL), ותיקי המינהל BLR &amp; D סקירת הצטיינות I01 1 BX00012601 (DM) ושלד ושרירי השתלת קרן פרס חוקר צעיר (FP).

הערה: כל הניתוחים בבעלי החיים אושרו על ידי הוועדה המקומית וטרינרי צוות ובעלי חי השימוש לפני תחילת הניסויים. 1. הכנת פיגומים Polycaprolactone electrospun <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול ולפזר פולי אסתר כיתה הרפואית הופסקו (ε-caprolactone) בצורת גרגר ב1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol ליצור 10% w / w הפתרון של פולימר PCL. בואו מערבבים הפתרון באמצעות צלחת ומערבבים במשך לפחות 3 שעות כדי להבטיח פתרון הומוגני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Electrospin פתרון PCL כדי ליצור שרוול של סיבי PCL מיושרים מאוד לייצור פיגום. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את התקנת electrospinning במנדף הכימי עם אוהד בכל העת. זה מורכב מתיבת אקריליק גדולה שתשמש כמדיום ואקום מבודד לתהליך electrospinning ויש נקודות כניסה לפתרון PCL המקור מונע על ידי מקור מתח, mandrel האיסוף מופעל על המנוע, ויציאת ואקום. נקה את acryliביסודיות עם אתנול ותיבת ג לכסות את כל משטחים עם גיליונות Parafilm כדי להסיר כל זיהומים שעלולות לפגוע באיכות מוצר electrospun. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען 3 מיליליטר כ מהפתרון מעל לתוך מזרק 10 מיליליטר עם בוטה הסתיים 18 G, ½ 1 מחט אינץ &#39;. הסר את כל בועות אוויר על ידי לחיצה על המזרק עד. פתרון נעילה לתוך משאבת מזרק לתכנות. הכנס את המחט דרך חור קטן לתוך תיבת אקריליק תוך השארה על ½ אינץ &#39;של המחט מחוץ לקופסא אקריליק עבור התקשרות של תיל מקור מתח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש mandrel מחרטה מסתובב 30 מ&quot;מ כאספן לסיבי PCL מיושרים מאוד; לכסות את mandrel הדוק עם רצועה דקה של נייר אלומיניום. לנעול את mandrel לתוך המנוע בצד השני של התיבה כ -15 סנטימטרים ממחט המזרק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס את צינור הפלסטיק ליציאת הוואקום ולהתחבר למקור ואקום מנדף. הפעל את מקור הוואקום ולכסות את תיבת אקריליק עם מכסה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Set קצב העירוי של משאבת מזרק לתכנות לרמה של 2.5 מיליליטר / שעה. הפעל את המנוע לפעול mandrel ב3,450 סל&quot;ד ולצרף את ההובלה החיובית של מקור המתח לקצה המחט מחוץ לקופסה באמצעות קליפ תנין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהעירוי של פתרון PCL החל, להפעיל את מקור המתח ומוגדר למתח הפעלה 20 קילו וולט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשרות פתרון דקות 12 כדי ליצור שרוול הומוגנית מ0.5 מיליליטר של פתרון PCL. הערה: בממוצע, לכל שרוול חומר electrospun מספיק כדי ליצור שני גיליונות שישה-פס, אשר יכול לשמש ליצירה כוללת של שלושה פיגומים ארבעה-שכבתיים. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לייזר לחתוך את שרוול PCL כדי ליצור גיליונות קטנים מרובים בVersaLaser Cutter 2.3 פעלו בהגדרה נמוך ואקום, מתח נחיתה 10.0 קאב, מרחק עבודה 6.4 מ&quot;מ, וקוטר של 3.0 בדיקה. הערה: בדוגמא זו, תכנון בעזרת מחשב שימש להורות לחותך להניב מספר גיליונות של 1.5 מ&quot;מ x 35 מ&quot;מ x 150 מיקרומטר פיגומים עםמופץ באופן שווה 150 מיקרומטר חורים בקוטר של 15% באזור נקבובית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פלזמה לחרוט פיגומי PCL באמצעות שואב פלזמה כדי לגרום hydrophilicity של פני השטח PCL עם האצת יון. הגדר את הוואקום 450 mTorr ופינוק הפיגומים במשך 30 שניות בעצמה גבוהה (29.6 W). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתרחץ הפיגומים באתנול 70% בסביבת סטרילית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעיל הפיגומים הבודדים עם קולגן כדי להקל על הדבקה סלולרית ושגשוג in vivo. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ליצור פתרון ציפוי קולגן על ידי דילול 8: פתרון סטרילי 2.5 של Purecol מ&quot;ג קולגן 3 / פתרון סטנדרטי מיליליטר, 10x PBS ו -0.1 N NaOH 1: 1 9 ב1x PBS ב 4 מעלות צלזיוס. מערבבים היטב כדי להבטיח אחידות פתרון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 1.5 מ&quot;מ x 35 מ&quot;מ x 150 מעיל בודד מיקרומטר פיגומים עם סרט שכבה דק של פתרון קולגן לעיל. לאפשר לו להתייבש במשך 24 שעות בסביבה סטרילית. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש 5-0 תפרי Vicryl, מחסנית ולהדביק ארבעה 1.5 מ&quot;מ x 35 מ&quot;מ x 150 מיקרומטר פרט פיגומיםבאמצעות Krackow לתפור ליצור 0.6 מ&quot;מ סופי פיגום עבה, רב-שכבתי, מצופה קולגן כי הוא מוכן להשתלה. </li></ol> 2. פרוטוקול ניתוח עכברוש <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לגרום להרדמה על ידי הצבת עכבר בתא שאיפה ואספקת isoflurane 2% עם חמצן 2 L / min. לאשר את העכברוש הוא מורדם כראוי על ידי הפעלת לחץ על אחורי רגל והערכה לכל תגובה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> על השולחן האחורי שאינו סטרילי, תת עורי להזריק 25 מ&quot;ג / קילוגרם אמפיצילין ו0.03 מ&quot;ג / קילוגרם עצירות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל משחה העיניים לעיניים. קליפ הפרווה מהגפיים האחורי האופרטיביים ומכין את האתר כירורגית עם שלוש סקראבס לסירוגין של chlorhexidine ואתנול 70%. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר את העכבר לשולחן הניתוחים, על משטח מחומם כדי למנוע היפותרמיה. חרטום מאובטח, ולשמור על הרדמה בהליך עם 2% isoflurane ב 2 L / חמצן דקות, חרטומו נמסר. לעטוף באופן סטרילי, שעזב את האיבר האופרטיבי החשוף. </li><li&gt; לפני שמתחיל את הניתוח, לאשר ראשון הרדמה נאותה על ידי חוסר תגובה ללחץ אחורי ברגל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפוך המדיאלי ארוך 2 סנטימטר אנכי חתך בברך, במרכז ברמה של פיקת הברך. לחזור בו העור רוחבי עד החתך במרכז מעל הברך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש באזמל לעשות arthrotomy parapatellar המדיאלי על ידי חיתוך רק המדיאלי לפיקת הברך והארכת proximally לרמה של צומת musculotendinous של השריר הארבעה הראשיים וdistally לרמה של הכנסת גיד הפיקה בtubercule השוקה. יש להיזהר שלא לחתוך את גידי פיקה או ארבע ראשי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיקת שחרור רוחבי על ידי ביצוע חתך אנכי 1 סנטימטר באמצעות הקפסולה הברך רק לרוחב לגיד הפיקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא הברך מורחבת. קח זוג המספריים קנס ולעבור מתחת לפיקת הברך מהרוחב המדיאלי. מורחים את המספריים כמה פעמים, כך שמנגנון פושטי יכול להיות מתורגם לשני צדדים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעוד כיפוף tהוא ברך, לתרגם הפיקה רוחבית כדי לחשוף את החלק הפנימי של מפרק הברך. ודא הדמיה ברורה של חריץ intercondylar וcondyles הירך. באמצעות אזמל, תחצה ACL ו- PCL בחריץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כוח תרגיל עומס עם k-חוט 1.6 מ&quot;מ. הנח קצה k-תיל במקור ACL בחריץ intercondylar. לקדוח superolaterally ולדמיין את נקודת היציאה בצד הלטרלי של הירך, הסרת כל רקמה רכה במידת צורך עם אזמל. להעביר את k-התיל וביצא כמה פעמים, כדי להבטיח מעבר ברור לשתל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את k-החוט על טביעת רגל ACL על רמת השוקה. לקדוח anterolaterally ולדמיין נקודת יציאה בשוקה הפרוקסימלי anterolateral. השתמש באזמל כדי לנקות רקמות רכות במידת צורך, כך שהנקודה שבה k-החוט יוצא השוקה היא דמיינה באופן מלא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעבור מחט קית מקוצרת (באופן אידיאלי לא יותר מ -2 סנטימטרים) דרך מנהרת עצם הירך. אשכול שני קצות התפר מקצה אחד של השתל דרך העין של Kמחט eith. השתמש במחט למשוך קצה אחד של השתל דרך מנהרת הירך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על השלב הקודם כדי להעביר את הקצה השני של השתל דרך מנהרת השוקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש תפר 4-0 Vicryl לצרף את סוף הירך של השתל למקיף periosteum או רקמות רכות אחרות עם תפר דמות-of-שמונה. מתח באופן ידני את השתל עם הברך בהארכה. הצמד את סוף השוקה של השתל למקיף periosteum או רקמות רכות אחרות עם תפר דמות-of-שמונה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש מספריים לחתוך את שתל עודף בשני הקצוות, משאיר 1-2 מ&quot;מ בכל קצה האחרון תפר הדמות-of-שמונה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להאריך את הברך ולהפחית את פיקת הברך. באמצעות 4-0 vicryl, מקום תפר הדמות של שמונה אחת כדי לסגור את הקפסולה המשותפת המדיאלי, מניעה תת תזוזות רוחב של פיקת הברך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את העור עם תפר Monocryl או Vicryl פועל subcuticular 5-0, בזהירות שלא תפר את השריר הבסיסי או אם יש לי תפר גלוי פעם העור סגור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Injeחולדות ct תת עורי עם עצירות בכל 12 שעות עבור הסכום כולל של שלושה ימים לאחר הניתוח. בדוק את האתר כירורגית לכל ניקוז או בקיעת פצע בזמן ההזרקה. צליעה ונפיחות הן נורמלים בימים הראשונים שלאחר ניתוח, אך מייד לענות על כל חששות לאחר ניתוח בשיתוף עם צוות וטרינרים. בעלי החיים עשויים להיות לחזור לדיור ציבורי ב -2 שבועות לאחר הניתוח, כאשר חתכים ניתוחיים נרפאים לחלוטין. </li></ol> 3. איסוף נתונים Protocol <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעת ההקרבה, חנקו חולדות בנפרד בCO 2 תא סגור ואחרי פתיחת בית החזה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למסוק שני הגפיים בניתוח שוחזרו ונגדיים על ידי הפרדה במפרק הירך. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לגפיים המשוחזרים, להסיר את כל הרקמות הרכות, כוללים הרצועה הצולבת האחורית והשרידים מACL האם ניתוח שיבש, על ידי נתיחת קנס לבודד רק את עצם הירך, שוקה, ושתל. </li> &lt;li&gt; לגפיים נגדי, להסיר את כל הרקמות רכות מלבד ACL הילידים, כמו גם את עצם הירך ועצם שוק על ידי נתיחת קנס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בכלי סיבובי כגון Dremel, כדי להסיר את כל אבל ¾ עד 1 סנטימטר של עצם מכל קצה של עצם ירך מורכבת-שתל-שוקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במהלך תהליך זה ובכל רחבי בדיקות ביו-מכאניות, באופן קבוע, ולעתים קרובות לרסס את אזורי ligamentous עם מלח רגיל כדי למנוע התייבשות של הברך שנקטפו שעשויים לשנות את תוצאות באופן כוזב. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לניתוח היסטולוגית, לתקן כל ברך בנפרד ב 4% פתרון paraformaldehyde של 25 מעלות צלזיוס במשך 48 שעות. בשלב הבא, להטביע את הברך בפתרון של מגיב Immunocal לdecalcification מלא; תהליך זה תלוי בתוכן calcific של המדגם ועשוי להימשך עד חמישה ימים. בדקו דגימות בודדות יומי כדי להעריך את ההתקדמות כdecalcification שלם יכול להוריד את איכות דגימה. לאחר השלמת פעולה, לבצע חתך, שקופיות הרכבה, והכתימו כרצויות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Perforבדיקות ביו-מכאניות מ &#39;כדי להעריך את היכולת התפקודית של רצועת הרקמה מהונדסת. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אבטח את עצם הירך ועצם שוק על ידי לפפה 28 תיל פלדת מגולוון G סביב epiphysis של כל עצם בנפרד. זאת על מנת למנוע את נתוני בדיקות ביו-מכאניים מדויקים מכשל מתיחה המוקדם של המדגם בעצמות ולא ברצועה של עניין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סיר עצם הירך לתערובת של מלט polymethylmethacrylate עצם (PMMA). כדי לעשות זאת, לערבב את שני רכיבי הבטון ולהשתמש באופן מיידי את התערובת צמיגה כדי לאבטח את עצם הירך למתכת, עוטף לחלוטין diaphysis של העצם בסיר ביצרו עם epiphysis ורצועות מצורפים הבולט באופן חופשי. לאפשר פילמור הרדיקלי החופשי הספונטני להפוך את הרכיבים צמיגים המעורבים בהדרגה לחומר בצקים וסופו של דבר לתוך מטריצה ​​קשוחה מוצקה. הערה: תהליך זה אורך מספר דקות וניתן לנטר על ידי בחינה של הטמפרטורה של בולוס עשוי ידניהמלט שנותר; הטמפרטורה צריכה להגדיל זמנית במהלך תגובת פילמור הפולטת החומה ושככה לRT לאחר מתמצק החומר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על אותו התהליך שמעל לחיזוק עצם השוק, למעט תוך שמירה על רצועות הברך ב 20 ° כיפוף לבדיקות מכאניות אידיאליים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר מורכב ירך-שתל-השוקה ביצרו על מנגנון בדיקת מתיחה, ולהכין לעומס שיא ועקירה כפונקציה של זמן מההתחלה של מתח לכישלון. בדוגמא זו, השתמשנו דגם Instron 5564 עם תא עומס kN 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Pre-מתח השתל עד 2 N בקצב רמפה של 0.5 N / דקות ולאחר מכן לבדוק את השתל לכישלון בשיעור מתח של 0.5 מ&quot;מ / sec. במהלך התהליך, להיות בטוחים שהרצועה נכשלה באמצע החומר-ושעצם הירך ועצם השוק הגרמי מאובטחים ולא בטרם עת כושלת, אשר עשוי לא מדויק להעריך את המאפיינים ביו-מכאניים של הרצועה נבדקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בעומס שנוצר העקירהעקומות כדי לחשב את עומס הכישלון וקשיחות של הרצועה נבדקה. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Fetto, J. F., Marshall, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+natural+history+and+diagnosis+of+anterior+cruciate+ligament+insufficiency.">The natural history and diagnosis of anterior cruciate ligament insufficiency.</a> Clin Orthop Relat Res. (147), 29-38 (1980).</li><li>Kim, Y. M., Lee, C. A., Matava, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+results+of+arthroscopic+single-bundle+transtibial+posterior+cruciate+ligament+reconstruction:+a+systematic+review.">Clinical results of arthroscopic single-bundle transtibial posterior cruciate ligament reconstruction: a systematic review.</a> Am J Sports Med. 39 (2), 425-434 (2011).</li><li>Andersson, C., Odensten, M., Gillquist, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Knee+function+after+surgical+or+nonsurgical+treatment+of+acute+rupture+of+the+anterior+cruciate+ligament:+a+randomized+study+with+a+long-term+follow-up+period.">Knee function after surgical or nonsurgical treatment of acute rupture of the anterior cruciate ligament: a randomized study with a long-term follow-up period.</a> Clin Orthop Relat Res. (264), 255-263 (1991).</li><li>Klimkiewicz, J. J., Petrie, R. S., Harner, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surgical+treatment+of+combined+injury+to+anterior+cruciate+ligament,+posterior+cruciate+ligament,+and+medial+structures.">Surgical treatment of combined injury to anterior cruciate ligament, posterior cruciate ligament, and medial structures.</a> Clin Sports Med. 19 (3), 479-492 (2000).</li><li>Petrigliano, F. A., McAllister, D. R., Wu, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+engineering+for+anterior+cruciate+ligament+reconstruction:+a+review+of+current+strategies.">Tissue engineering for anterior cruciate ligament reconstruction: a review of current strategies.</a> Arthroscopy. 22 (4), 441-451 (2006).</li><li>Groot, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+porous+polyurethanes+for+meniscal+reconstruction+and+meniscal+prostheses.">Use of porous polyurethanes for meniscal reconstruction and meniscal prostheses.</a> Biomaterials. 17 (2), 163-173 (1996).</li><li>Leong, N. L., Petrigliano, F. A., McAllister, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+tissue+engineering+strategies+in+anterior+cruciate+ligament+reconstruction.">Current tissue engineering strategies in anterior cruciate ligament reconstruction.</a> J Biomed Mater Res A. 102 (5), 1614-1624 (2014).</li><li>Duling, R. R., Dupaix, R. B., Katsube, N., Lannutti, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+characterization+of+electrospun+polycaprolactone+(PCL):+a+potential+scaffold+for+tissue+engineering.">Mechanical characterization of electrospun polycaprolactone (PCL): a potential scaffold for tissue engineering.</a> J Biomech Eng. 130 (1), 011006 (2008).</li><li>Shao, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polycaprolactone+electrospun+mesh+conjugated+with+an+MSC+affinity+peptide+for+MSC+homing+in+vivo.">Polycaprolactone electrospun mesh conjugated with an MSC affinity peptide for MSC homing in vivo.</a> Biomaterials. 33 (12), 3375-3387 (2012).</li><li>Tillman, B. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+in+vivo+stability+of+electrospun+polycaprolactone-collagen+scaffolds+in+vascular+reconstruction.">The in vivo stability of electrospun polycaprolactone-collagen scaffolds in vascular reconstruction.</a> Biomaterials. 30 (4), 583-588 (2009).</li><li>Wise, S. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+multilayered+synthetic+human+elastin/polycaprolactone+hybrid+vascular+graft+with+tailored+mechanical+properties.">A multilayered synthetic human elastin/polycaprolactone hybrid vascular graft with tailored mechanical properties.</a> Acta Biomater. 7 (1), 295-303 (2011).</li><li>Vargel, I., Korkusuz, P., Mencelo&#287;lu, Y. Z., Pi&#351;kin, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+performance+of+antibiotic+embedded+electrospun+PCL+membranes+for+prevention+of+abdominal+adhesions.">In vivo performance of antibiotic embedded electrospun PCL membranes for prevention of abdominal adhesions.</a> J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 81 (2), 530-543 (2007).</li><li>Cao, H., McHugh, K., Chew, S. Y., Anderson, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+topographical+effect+of+electrospun+nanofibrous+scaffolds+on+the+in+vivo+and+in+vitro+foreign+body+reaction.">The topographical effect of electrospun nanofibrous scaffolds on the in vivo and in vitro foreign body reaction.</a> J Biomed Mater Res A. 93 (3), 1151-1159 (2010).</li><li>Joshi, V. S., Lei, N. Y., Walthers, C. M., Wu, B., Dunn, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Macroporosity+enhances+vascularization+of+electrospun+scaffolds.">Macroporosity enhances vascularization of electrospun scaffolds.</a> J Surg Res. 183 (1), 18-26 (2013).</li><li>Pham, Q. P., Sharma, U., Mikos, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospun+poly(epsilon-caprolactone)+microfiber+and+multilayer+nanofiber/microfiber+scaffolds:+characterization+of+scaffolds+and+measurement+of+cellular+infiltration.">Electrospun poly(epsilon-caprolactone) microfiber and multilayer nanofiber/microfiber scaffolds: characterization of scaffolds and measurement of cellular infiltration.</a> Biomacromolecules. 7 (10), 2796-2805 (2006).</li><li>Vaz, C. M., van Tuijl, S., Bouten, C. V., Baaijens, F. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+scaffolds+for+blood+vessel+tissue+engineering+using+a+multi-layering+electrospinning+technique.">Design of scaffolds for blood vessel tissue engineering using a multi-layering electrospinning technique.</a> Acta Biomater. 1 (5), 575-582 (2005).</li><li>Kawamura, S., Ying, L., Kim, H. J., Dynybil, C., Rodeo, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Macrophages+accumulate+in+the+early+phase+of+tendon-bone+healing.">Macrophages accumulate in the early phase of tendon-bone healing.</a> J Orthop Res. 23 (6), 1425-1432 (2005).</li><li>Hays, P. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+macrophages+in+early+healing+of+a+tendon+graft+in+a+bone+tunnel.">The role of macrophages in early healing of a tendon graft in a bone tunnel.</a> J Bone Joint Surg Am. 90 (3), 565-579 (2008).</li><li>Dagher, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immobilization+modulates+macrophage+accumulation+in+tendon-bone+healing.">Immobilization modulates macrophage accumulation in tendon-bone healing.</a> Clin Orthop Relat Res. 467 (1), 281-287 (2009).</li><li>Bedi, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+early+and+delayed+mechanical+loading+on+tendon-to-bone+healing+after+anterior+cruciate+ligament+reconstruction.">Effect of early and delayed mechanical loading on tendon-to-bone healing after anterior cruciate ligament reconstruction.</a> J Bone Joint Surg Am. 92 (14), 2387-2401 (2010).</li><li>Bedi, A., Kawamura, S., Ying, L., Rodeo, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differences+in+tendon+graft+healing+between+the+intra-articular+and+extra-articular+ends+of+a+bone+tunnel.">Differences in tendon graft healing between the intra-articular and extra-articular ends of a bone tunnel.</a> HSS J. 5 (1), 51-57 (2009).</li><li>Fu, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+graft+tensioning+on+mechanical+restoration+in+a+rat+model+of+anterior+cruciate+ligament+reconstruction+using+free+tendon+graft.">Effect of graft tensioning on mechanical restoration in a rat model of anterior cruciate ligament reconstruction using free tendon graft.</a> Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 21 (5), 1226-1233 (2013).</li><li>Fan, H., Liu, H., Wong, E. J., Toh, S. L., Goh, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+study+of+anterior+cruciate+ligament+regeneration+using+mesenchymal+stem+cells+and+silk+scaffold.">In vivo study of anterior cruciate ligament regeneration using mesenchymal stem cells and silk scaffold.</a> Biomaterials. 29 (23), 3324-3337 (2008).</li><li>Landis, J. R., Koch, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+measurement+of+observer+agreement+for+categorical+data.">The measurement of observer agreement for categorical data.</a> Biometrics. 33 (1), 159-174 (1977).</li><li>Joshi, S. M., Mastrangelo, A. N., Magarian, E. M., Fleming, B. C., Murray, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Collagen-platelet+composite+enhances+biomechanical+and+histologic+healing+of+the+porcine+anterior+cruciate+ligament.">Collagen-platelet composite enhances biomechanical and histologic healing of the porcine anterior cruciate ligament.</a> Am J Sports Med. 37 (12), 2401-2410 (2009).</li><li>Leong, N. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+and+in+vivo+evaluation+of+heparin+mediated+growth+factor+release+from+tissue-engineered+constructs+for+anterior+cruciate+ligament+reconstruction.">In vitro and in vivo evaluation of heparin mediated growth factor release from tissue-engineered constructs for anterior cruciate ligament reconstruction.</a> J Orthop Res. 10, (2014).</li><li>Seo, Y. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increase+in+cell+migration+and+angiogenesis+in+a+composite+silk+scaffold+for+tissue-engineered+ligaments.">Increase in cell migration and angiogenesis in a composite silk scaffold for tissue-engineered ligaments.</a> J Orthop Res. 27 (4), 495-503 (2009).</li><li>Freeman, J. W., Woods, M. D., Laurencin, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+engineering+of+the+anterior+cruciate+ligament+using+a+braid-twist+scaffold+design.">Tissue engineering of the anterior cruciate ligament using a braid-twist scaffold design.</a> J Biomech. 40 (9), 2029-2036 (2007).</li><li>Bashur, C. A., Shaffer, R. D., Dahlgren, L. A., Guelcher, S. A., Goldstein, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+fiber+diameter+and+alignment+of+electrospun+polyurethane+meshes+on+mesenchymal+progenitor+cells.">Effect of fiber diameter and alignment of electrospun polyurethane meshes on mesenchymal progenitor cells.</a> Tissue Eng Part A. 15 (9), 2435-2445 (2009).</li><li>Dash, T. K., Konkimalla, V. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Poly-&#1108;-caprolactone+based+formulations+for+drug+delivery+and+tissue+engineering:+A+review.">Poly-&#1108;-caprolactone based formulations for drug delivery and tissue engineering: A review.</a> J Control Release. 158 (1), 15-33 (2012).</li><li>Yoshimoto, H., Shin, Y. M., Terai, H., Vacanti, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+biodegradable+nanofiber+scaffold+by+electrospinning+and+its+potential+for+bone+tissue+engineering.">A biodegradable nanofiber scaffold by electrospinning and its potential for bone tissue engineering.</a> Biomaterials. 24 (12), 2077-2082 (2003).</li><li>Xu, Y., Ao, Y. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Histological+and+biomechanical+studies+of+inter-strand+healing+in+four-strand+autograft+anterior+cruciate+ligament+reconstruction+in+a+rabbit+model.">Histological and biomechanical studies of inter-strand healing in four-strand autograft anterior cruciate ligament reconstruction in a rabbit model.</a> Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 17 (7), 770-777 (2009).</li><li>Shino, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Replacement+of+the+anterior+cruciate+ligament+by+an+allogeneic+tendon+graft.+An+experimental+study+in+the+dog.">Replacement of the anterior cruciate ligament by an allogeneic tendon graft. An experimental study in the dog.</a> J Bone Joint Surg Br. 66 (5), 672-681 (1984).</li><li>Stasiak, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+device+to+apply+controlled+flexion+and+extension+to+the+rat+knee+following+anterior+cruciate+ligament+reconstruction.">A novel device to apply controlled flexion and extension to the rat knee following anterior cruciate ligament reconstruction.</a> J Biomech Eng. 134 (4), 041008 (2012).</li><li>Brophy, R. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+short-duration+low-magnitude+cyclic+loading+versus+immobilization+on+tendon-bone+healing+after+ACL+reconstruction+in+a+rat+model.">Effect of short-duration low-magnitude cyclic loading versus immobilization on tendon-bone healing after ACL reconstruction in a rat model.</a> J Bone Joint Surg Am. 93 (4), 381-393 (2011).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

פציעות ACL הן מצב שכיח בניתוח אורתופדי ספורט, עם אפשרויות מוגבלות לשיקום בעת הנוכחית. על מנת לפתח תחליף רקמות מהונדסות מתאים לACL שיאפשר התחדשות in vivo, נדרש מודל חיה מתאים. במחקר זה, הייצור של שתל מהונדס מתכלה מתואר, כפי שהשתלתה בvivo תוך שימוש במודל לשחזור של שחזו?...

קרע של הרצועה הצולבת הקדמית (ACL) הוא אחד מרוב הפציעות נפוצות רצועה של הברך 1. בגלל ACL של הקרע אינו יכול לרפא ללא התערבות כירורגית, המגבלות בפעולות יומיומיות, כמו גם השתתפות בספורט לנסוע על 175,000 חולים לעבור ניתוח בכל שנה 2, עם עלות משוערת של מליארד דולרים בשנה 3. נכון לעכשיו, או autograft או גיד שתל משמש לשחזור רצועה. למרות שניתן להשיג אחוזי הצלחה גבוהה בשתי החלפת autograft ושתל, סיבוכים רציניים קשורים לאפשרויות שחזור אלה 4. רקמת autograft קשורה בתחלואת אתר תורם ומוגבלת באספקה, במיוחד במקרים של קרע מחדש או פגיעה רב-ligamentous. מצד השני, רקמת שתל מקושרת עם שילוב מושהה שתל, תגובה דלקתית שלילית, תיאורטי זיהומיות סיכון, וsupp המוגבלly 5. שתלים שאינם מתכלים סינטטיים שפותחו בשנתי ה -1970 ו -1980 אך הקשו על ידי קרע מוקדם שתל, תגובות גוף זר, osteolysis, וקרום מוח 6. כתוצאה מהחששות כבדים אלה, אין כיום שתלים סינטטיים זמינים לשימוש קליני בארצות הברית. בשל מגבלות אלה עם אפשרויות שתל קיימות והתפתחויות האחרונות בביולוגיה, הנדסה, ורפואת רגנרטיבית, חלה התעניינות רבה בפתרון רקמות מהונדס להשתלת ACL. אסטרטגיות הנדסת רקמות הנוכחיות להעסיק חומרים ביולוגיים וסינטטיים מתכלים כדי לאפשר ingrowth רקמות מארח, תוך הימנעות מהמגבלות הקשורות להשתלת חומר סינטטי קבוע 7. Polycaprolactone (PCL) הוא פולימר מתכלה כי הוא ה- FDA אישר למספר היישומים הרפואיים כוללים מחסום הידבקות ופצע הלבשת 8, שהיה used במגוון רחב של יישומים, כולל כלי דם, עצמות, סחוס, עצבים, עור, והנדסת רקמות הוושט 5,9-16. biocompatibility החיובי, יחסית ארוך מחצית חיים, חוזק מכאני נאות, וגמישות גבוהה לתרום ב- vivo לפופולריות של פולימר זה בהנדסת רקמות. במודל מכרסם של ריפוי פצעים, PCL electrospun המושתל הוצג להיות לא-חיסוני ולהשתלב ברקמה מקומית ללא תופעות לוואי 13. תמונת SEM של PCL electrospun מוצגת באיור 1. עם נוכחי סטנדרטים, יעילות FDA ​​רגולציה ובטיחות בשני מודלים של בעלי החיים הקטנים וגדולים שהיה נדרש לPCL או כל שתל ACL מהונדס אחר לעבור לניסויים קליניים בארצות הברית. בנוסף, תנאי in vivo יכולים לעתים להגדיל את המאפיינים של שתל ACL במבחנה רקמה מהונדס. מודל עכברים של שחזור ACL אוטולוגי עם digitor המכופףאממ גיד longus כבר תואר קודם לכן, שבי ACL האם נותק, הירך ושוקת מנהרות שנקדחו, והשתל עבר ומאובטח במקום עם תפר 17-22. במאמר זה, נתאר שינוי של מודל זה להערכת תחליפי ACL מהונדס ולא לשיקום מבוסס autograft (איור 2). למרות שמודלים של בעלי חיים רבים קיימים עבור הנדסת רקמות רצועה, העכברוש הוא יתרון בהשוואה לדגמים גדולים יותר עבור מספר הסיבות. יתרונות אלה כוללים גידול קל יותר וטיפול, שיקולים אתיים פחות, ו17,23 עלות מופחתת. בנוסף, מודל החולדה כבר בשימוש נרחב כמודל להתחדשות רקמות אורתופדים, כוללים סחוס, גידים, והנדסת רקמות עצם 24. בפרט, חולדות בעירום athymic נבחרו בשל חוסר התגובה חיסונית תא 25, ומאפשרות לo השתלת סופו של הדברתאי תורם xenogeneic f במודל זה כדי לשפר עוד יותר את השתל המהונדס בעתיד. במאמר שיטות זה, אנו מתארים את הייצור והשתלה כירורגית של acellular, שתל פולימרים מתכלה במודל עכברים athymic של שחזור ACL.

<table><tbody><tr><td>Medical grade ester terminated poly (&amp;epsilon;-caprolactone), granule form (MW = 110,000)</td><td><a href="http://www.absorbables.com" target="_blank"><img src="/img/new_window.png" /> Lactel Absorbable Polymers</a></td><td></td><td>Custom synthesized polymer to desired molecular weight</td></tr><tr><td>1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>105228</td><td>Solvent for PCL polymer</td></tr><tr><td>18 G x 1&amp;#189;&quot; bevel needle</td><td>BD Medical</td><td>305196</td><td></td></tr><tr><td>Remote Infuse/Withdraw Programmable Syringe Pump</td><td>Harvard Apparatus</td><td>702101</td><td></td></tr><tr><td>VersaLaser VLS2.30 Laser Engraver</td><td>Microgeo USA</td><td>VLS2.30</td><td></td></tr><tr><td>Expanded Plasma Cleaner 115&amp;nbsp;V</td><td>Harrick Plasma</td><td>PDC-001</td><td>Plasma etch just prior to collagen coating for surface modification</td></tr><tr><td>PureCol Collagen Standard Solution, 3&amp;nbsp;mg/ml</td><td>Advanced Biomatrix</td><td>5015-A</td><td>Mix 8:1:2.5 solution of PureCol, 10x PBS, 0.1&amp;nbsp;N NaOH 1:9 in 1x PBS</td></tr><tr><td>Suture, 5-0 Vicryl</td><td>Henry Schein</td><td>1086471</td><td></td></tr><tr><td>Suture, 4-0 Vicryl</td><td>Henry Schein</td><td>6540072</td><td></td></tr><tr><td>Sharp-pointed Dissecting Scissors (Straight; 4.5&amp;nbsp;inch)</td><td>Fisher Scientific</td><td>8940</td><td></td></tr><tr><td>Buphrenorphine hydrochloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>B9275</td><td>Use 0.03 mg/kg for both intra- and post-operatively for pain control</td></tr><tr><td>Ampicillin, injectable</td><td>Henry Schein</td><td>1185678</td><td>Use 25 mg/kg subcutaneously during the procedure</td></tr><tr><td>K-wire, 1.6 mm</td><td>Spectrum Surgical</td><td>SI040062</td><td></td></tr><tr><td>Keith Needle, Straight 1&amp;#189;&quot;</td><td>Delasco Dermatology Lab &amp;amp; Supply</td><td>KE-112</td><td></td></tr><tr><td>Immunocal Decalcifying Solution</td><td>Fisher Scientific</td><td>NC9491030</td><td></td></tr><tr><td>Opticryl Acrylic Resin Bone Cement (PMMA) (Monomer and polymer)</td><td>US Dental Depot</td><td>OPTICRYL 100410&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Instron Model 5564 Tensile Testing Machine</td><td>Instron</td><td>5564</td><td>Any comparable tensile testing apparatus is suitable</td></tr></tbody></table>

athymic rat model for evaluation of engineered anterior cruciate ligament grafts

Anterior cruciate ligament (ACL) rupture is a common ligamentous injury that often requires surgery because the ACL does not heal well without intervention. Current treatment strategies include ligament reconstruction with either autograft or allograft, which each have their associated limitations. Thus, there is interest in designing a tissue-engineered graft for use in ACL reconstruction. We describe the fabrication of an electrospun polymer graft for use in ACL tissue engineering. This polycaprolactone graft is biocompatible, biodegradable, porous, and is comprised of aligned fibers. Because an animal model is necessary to evaluate such a graft, this paper describes an intra-articular athymic rat model of ACL reconstruction that can be used to evaluate engineered grafts, including those seeded with xenogeneic cells. Representative histology and biomechanical testing results at 16 weeks postoperatively are presented, with grafts tested immediately post-implantation and contralateral native ACLs serving as controls. The present study provides a reproducible animal model with which to evaluate tissue engineered ACL grafts, and demonstrates the potential of a regenerative medicine approach to treatment of ACL rupture.

בניסיון של 92 ניתוחי חולדה על ידי מנתח יחיד שלנו, אומר זמן ניתוח מחתך להשלמת הפצע היה 16.9 דקות, עם סטיית תקן של 4.7 דקות. בעת ההקרבה, חולדות שקלו 356 ± 23 גר &#39;. גם כל החולדות נסבלות הניתוח, ולא חוו סיבוכים. מייד לאחר ניתוח, החולדות ציינו לשאת משקל על הגפיים האופרטיביים, אבל הצי...

Watch this Scientific Journal Video about Athymic Rat Model for Evaluation of Engineered Anterior Cruciate Ligament Grafts at JoVE.com

Athymic Rat Model for Evaluation of Engineered Anterior Cruciate Ligament Grafts

Animal models are important tools for the evaluation of tissue-engineered grafts. This paper presents the protocol for preparing an electrospun biodegradable polymer graft for use in anterior cruciate ligament tissue engineering, as well as a surgical protocol for implantation in a rat model.

Athymic עכברוש מודל להערכת הנדסי קדמי צולב גידים שתלי

Anterior cruciate ligament (ACL) rupture is a common ligamentous injury that often requires surgery because the ACL does not heal well without ...

athymic-rat-model-for-evaluation-engineered-anterior-cruciate

Research

JoVE Journal

Bioengineering

10.3K Views.  University of California Los Angeles. Animal models are important tools for the evaluation of tissue-engineered grafts. This paper presents the protocol for preparing an electrospun biodegradable polymer graft for use in anterior cruciate ligament tissue engineering, as well as a surgical protocol for implantation in a rat model.

Video: Athymic Rat Model for Evaluation of Engineered Anterior Cruciate Ligament Grafts

Surgical Retrieval, Isolation and In vitro Expansion of Human Anterior Cruciate Ligament-derived Cells for Tissue Engineering Applications

Injury to the ACL is a commonly encountered problem in active individuals. Even partial tears of this intra-articular knee ligament lead to biomechanical deficiencies that impair function and stability. Current options for the treatment of partial ACL tears range from nonoperative, conservative management to multiple surgical options, such as: thermal modification, single-bundle repair, complete reconstruction, and reconstruction of the damaged portion of the native ligament. Few studies, if any, have demonstrated any single method for management to be consistently superior, and in many cases patients continue to demonstrate persistent instability and other comorbidities.
The goal of this study is to identify a potential cell source for utilization in the development of a tissue engineered patch that could be implemented in the repair of a partially torn ACL. A novel protocol was developed for the expansion of cells derived from patients undergoing ACL reconstruction. To isolate the cells, minced hACL tissue obtained during ACL reconstruction was digested in a Collagenase solution. Expansion was performed using DMEM/F12 medium supplemented with 10% fetal bovine serum (FBS) and 1% penicillin/streptomycin (P/S). The cells were then stored at -80 &#186;C or in liquid nitrogen in a freezing medium consisting of DMSO, FBS and the expansion medium. After thawing, the hACL derived cells were then seeded onto a tissue engineered scaffold, PLAGA (Poly lactic-co-glycolic acid) and control Tissue culture polystyrene (TCPS). After 7 days, SEM was performed to compare cellular adhesion to the PLAGA versus the control TCPS. Cellular morphology was evaluated using immunofluorescence staining. SEM (Scanning Electron Microscope) micrographs demonstrated that cells grew and adhered on both PLAGA and TCPS surfaces and were confluent over the entire surfaces by day 7. Immunofluorescence staining showed normal, non-stressed morphological patterns on both surfaces. This technique is promising for applications in ACL regeneration and reconstruction.

Surgical Retrieval, Isolation and In vitro Expansion of Human Anterior Cruciate Ligament-derived Cells for Tissue Engineering Applications

For future applications as a patch to repair partial tears of the Anterior Cruciate Ligament (ACL), human ACL derived cells were isolated from tissue obtained during reconstructive procedures, expanded in vitro and grown on tissue engineered scaffolds. Cellular adhesion and morphology was then performed to confirm biocompatibility on scaffold surface.

אחזור כירורגי, בידוד ו<em&gt; במבחנה</em&gt; הרחבת תאים הצולבות קדמי אדם נגזרים רצועה עבור יישומי הנדסת רקמות

Injury to the ACL is a commonly encountered problem in active individuals. Even partial tears of this intra-articular knee ligament lead to biomechanical ...

Treatment of Ligament Constructs with Exercise-conditioned Serum: A Translational Tissue Engineering Model

In vitro experiments are essential to understand biological mechanisms; however, the gap between monolayer tissue culture and human physiology is large, and translation of findings is often poor. Thus, there is ample opportunity for alternative experimental approaches. Here we present an approach in which human cells are isolated from human anterior cruciate ligament tissue remnants, expanded in culture, and used to form engineered ligaments. Exercise alters the biochemical milieu in the blood such that the function of many tissues, organs and bodily processes are improved. In this experiment, ligament construct culture media was supplemented with experimental human serum that has been &#39;conditioned&#39; by exercise. Thus the intervention is more biologically relevant since an experimental tissue is exposed to the full endogenous biochemical milieu, including binding proteins and adjunct compounds that may be altered in tandem with the activity of an unknown agent of interest. After treatment, engineered ligaments can be analyzed for mechanical function, collagen content, morphology, and cellular biochemistry. Overall, there are four major advantages versus traditional monolayer culture and animal models, of the physiological model of ligament tissue that is presented here. First, ligament constructs are three-dimensional, allowing for mechanical properties (i.e., function) such as ultimate tensile stress, maximal tensile load, and modulus, to be quantified. Second, the enthesis, the interface between boney and sinew elements, can be examined in detail and within functional context. Third, preparing media with post-exercise serum allows for the effects of the exercise-induced biochemical milieu, which is responsible for the wide range of health benefits of exercise, to be investigated in an unbiased manner. Finally, this experimental model advances scientific research in a humane and ethical manner by replacing the use of animals, a core mandate of the National Institutes of Health, the Center for Disease Control, and the Food and Drug Administration.

We present a model of ligament tissue in which three-dimensional constructs are treated with the human exercise-conditioned serum and analyzed for collagen content, function, and cellular biochemistry.

טיפול של רצועות ליגמנט עם תרגיל ממוזג בסרום: רקמות תרגום הנדסה דגם

In vitro experiments are essential to understand biological mechanisms; however, the gap between monolayer tissue culture and human physiology is large, ...

A Reliable and Reproducible Critical-Sized Segmental Femoral Defect Model in Rats Stabilized with a Custom External Fixator

Orthopedic research relies heavily on animal models to study mechanisms of bone healing in vivo as well as investigate the new treatment techniques. Critical-sized segmental defects are challenging to treat clinically, and research efforts could benefit from a reliable, ambulatory small animal model of a segmental femoral defect. In this study, we present an optimized surgical protocol for the consistent and reproducible creation of a 5 mm critical diaphyseal defect in a rat femur stabilized with an external fixator. The diaphyseal ostectomy was performed using a custom jig to place 4 Kirschner wires bicortically, which were stabilized with an adapted external fixator device. An oscillating bone saw was used to create the defect. Either a collagen sponge alone or a collagen sponge soaked in rhBMP-2 was implanted into the defect, and the bone healing was monitored over 12 weeks using radiographs. After 12 weeks, rats were sacrificed, and histological analysis was performed on the excised control and treated femurs. Bone defects containing only collagen sponge resulted in non-union, while rhBMP-2 treatment yielded the formation of a periosteal callous and new bone remodeling. Animals recovered well after implantation, and external fixation proved successful in stabilizing the femoral defects over 12 weeks. This streamlined surgical model could be readily applied to study bone healing and test new orthopedic biomaterials and regenerative therapies in vivo.

In vivo mammalian models of critical-sized bone defects are essential for researchers studying healing mechanisms and orthopedic therapies. Here, we introduce a protocol for the creation of reproducible, segmental, femoral defects in rats stabilized using external fixation.

מודל לשחזור ואמין קריטי בגודל סגמנטלי הירך פגם בחולדות התייצב עם Fixator חיצוני מותאם אישית

Orthopedic research relies heavily on animal models to study mechanisms of bone healing in vivo as well as investigate the new treatment techniques. ...

Evaluation of Stem Cell Therapies in a Bilateral Patellar Tendon Injury Model in Rats

Regenerative medicine provides novel alternatives to conditions that challenge traditional treatments. The prevalence and morbidity of tendinopathy across species, combined with the limited healing properties of this tissue, have prompted the search for cellular therapies and propelled the development of experimental models to study their efficacy. Umbilical cord matrix-derived mesenchymal stem cells (UCM-MSC) are appealing candidates because they are abundant, easy to collect, circumvent the ethical concerns and risk of teratoma formation, yet resemble primitive embryonic stem cells more closely than adult tissue-derived MSCs. Significant interest has focused on chitosan as a strategy to enhance the properties of MSCs through spheroid formation. This paper details techniques to isolate UCM-MSCs, prepare spheroids on chitosan film, and analyze the effect of spheroid formation on surface marker expression. Consequently, creation of a bilateral patellar tendon injury model in rats is described for in vivo implantation of UCM-MSC spheroids formed on chitosan film. No complication was observed in the study with respect to morbidity, stress rising effects, or tissue infection. The total functional score of the operated rats at 7 days was lower than that of normal rats, but returned to normal within 28 days after surgery. Histological scores of tissue-healing confirmed the presence of a clot in treated defects evaluated at 7 days, absence of foreign body reaction, and progressing healing at 28 days. This bilateral patella tendon defect model controls inter-individual variation via creation of an internal control in each rat, was associated with acceptable morbidity, and allowed detection of differences between untreated tendons and treatments.

This paper describes the preparation and evaluation of umbilical cord matrix-derived mesenchymal stem cells spheroids with a bilateral patellar tendon defect model in a rat. This model was associated with an acceptable morbidity and was found to detect differences between untreated and treated tendons, and between the two treatments tested.

הערכה של תאי גזע טיפולים במודל פציעת גיד ברך הדו-צדדיים בחולדות

Regenerative medicine provides novel alternatives to conditions that challenge traditional treatments. The prevalence and morbidity of tendinopathy across ...

Medicine

A Non-Invasive Method for Generating the Cyclic Loading-Induced Intra-Articular Cartilage Lesion Model of the Rat Knee

The pathophysiology of primary osteoarthritis (OA) remains unclear. However, a specific subclassification of OA in relatively younger age groups is likely correlated with a history of articular cartilage damage and ligament avulsion. Surgical animal models of OA of the knee play an important role in understanding the onset and progression of post-traumatic OA and aid in the development of novel therapies for this disease. However, non-surgical models have been recently considered to avoid traumatic inflammation that could affect the evaluation of the intervention. 
In this study, an intra-articular cartilage lesion rat model induced by in vivo cyclic compressive loading was developed, which allowed researchers to (1) determine the optimal magnitude, speed, and duration of load that could cause focal cartilage damage; (2) assess post-traumatic spatiotemporal pathological changes in chondrocyte vitality; and (3) evaluate the histological expression of destructive or protective molecules that are involved in the adaptation and repair mechanisms against joint compressive loads. This report describes the experimental protocol for this novel cartilage lesion in a rat model.

Here, we present the cyclic loading-induced intra-articular cartilage lesion model of the rat knee, generated by 60 cyclic compressions over 20 N, resulting in damage to the femoral condylar cartilage in rats.

שיטה לא פולשנית ליצירת מודל סחוס תוך מפרקי הנגרם על ידי העמסה מחזורית של ברך החולדה

The pathophysiology of primary osteoarthritis (OA) remains unclear. However, a specific subclassification of OA in relatively younger age groups is likely ...

Development and Evaluation of a Rat Model of Full-Thickness Cartilage Defects

Cartilage defects of the knee joint caused by trauma are a common sports joint injury in the clinic, and these defects result in joint pain, impaired movement, and eventually, knee osteoarthritis (kOA). However, there is little effective treatment for cartilage defects or even kOA. Animal models are important for developing therapeutic drugs, but the existing models for cartilage defects are unsatisfactory. This work established a full-thickness cartilage defects (FTCD) model by drilling holes in the femoral trochlear groove of rats, and the subsequent pain behavior and histopathological changes were used as readout experiments. After surgery, the mechanical withdrawal threshold was decreased, chondrocytes at the injured site were lost, matrix metalloproteinase MMP13 expression was increased, and type II collagen expression decreased, consistent with the pathological changes observed in human cartilage defects. This methodology is easy and simple to perform and enables gross observation immediately after the injury. Furthermore, this model can successfully mimic clinical cartilage defects, thus providing a platform for studying the pathological process of cartilage defects and developing corresponding therapeutic drugs.

This protocol establishes a full-thickness cartilage defects (FTCD) model by drilling holes in the femoral trochlear groove of rats and measuring the subsequent pain behavior and histopathological changes.

פיתוח והערכה של מודל חולדה של פגמים בסחוס בעובי מלא

Cartilage defects of the knee joint caused by trauma are a common sports joint injury in the clinic, and these defects result in joint pain, impaired ...

Implantation of Electrospun Vascular Grafts with Optimized Structure in a Rat Model

Here, we present a protocol to fabricate macroporous PCL vascular graft and describe an evaluation protocol by using a rat model of abdominal aorta replacement. The electrospun vascular grafts often possess relatively small pores, which limit cell infiltration into the grafts and hinder the regeneration and remodeling of the neo-arteries. In this study, PCL vascular grafts with thicker fibers (5 - 6 &#181;m) and larger pores (~30 &#181;m) were fabricated by using a modified processing technique. The long-term performance of the graft was evaluated by implantation in a rat abdominal aorta model. Ultrasound analysis showed that the grafts remained patent without aneurysm or stenosis occurring even after 12 months of implantation. Macroporous structure improved the cell ingrowth and thus promoted tissue regenerated at 3 months. More importantly, there was no sign of adverse remodeling, such as calcification within the graft wall after 12 months. Therefore, electrospun PCL vascular grafts with modified macroporous processing hold potential to be an artery substitute for long-term implantation.

Here, we present a modified electrospinning method to fabricate PCL vascular grafts with thick fibers and large pores, and describe a protocol to evaluate the in vivo performance in a rat model of abdominal aorta replacement.

השרשה שתלי כלי הדם Electrospun עם אופטימיזציה מבנה במודל חולדה

Here, we present a protocol to fabricate macroporous PCL vascular graft and describe an evaluation protocol by using a rat model of abdominal aorta ...

Biology

השפעת פגיעה וניתוח ACL לא פולשני על פעילות פרוטאז בעכברים

Non-Invasive Compression-Induced Anterior Cruciate Ligament (ACL) Injury and In Vivo Imaging of Protease Activity in Mice

Traumatic joint injuries such as anterior cruciate ligament (ACL) rupture or meniscus tears commonly lead to post-traumatic osteoarthritis (PTOA) within 10-20 years following injury. Understanding the early biological processes initiated by joint injuries (e.g., inflammation, matrix metalloproteinases (MMPs), cathepsin proteases, bone resorption) is crucial for understanding the etiology of PTOA. However, there are few options for in vivo measurement of these biological processes, and the early biological responses may be confounded if invasive surgical techniques or injections are used to initiate OA. In our studies of PTOA, we have used commercially available near-infrared protease activatable probes combined with fluorescence reflectance imaging (FRI) to quantify protease activity in vivo following non-invasive compression-induced ACL injury in mice. This non-invasive ACL injury method closely recapitulates clinically relevant injury conditions and is completely aseptic since it does not involve disrupting the skin or the joint capsule. The combination of these injury and imaging methods allows us to study the time course of protease activity at multiple time points following a traumatic joint injury.

מחבר זרקור: חקירת אירועים מוקדמים והשפעות ארוכות טווח של פציעות ACL על התקדמות דלקת מפרקים ניוונית

Non-invasive ACL injury is a reliable and clinically relevant method for initiating post-traumatic osteoarthritis (PTOA) in mice. This injury method also allows for in vivo quantification of protease activity in the joint at early time points post-injury using protease-activatable near infrared probes and fluorescence reflectance imaging.

פגיעה לא פולשנית ברצועה הצולבת הקדמית (ACL) הנגרמת על ידי דחיסה והדמיית in vivo של פעילות פרוטאז בעכברים

Traumatic joint injuries such as anterior cruciate ligament (ACL) rupture or meniscus tears commonly lead to post-traumatic osteoarthritis (PTOA) within ...

Athymic עכברוש מודל להערכת הנדסי קדמי צולב גידים שתלי

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

אחזור כירורגי, בידוד ו

טיפול של רצועות ליגמנט עם תרגיל ממוזג בסרום: רקמות תרגום הנדסה דגם

מודל לשחזור ואמין קריטי בגודל סגמנטלי הירך פגם בחולדות התייצב עם Fixator חיצוני מותאם אישית

הערכה של תאי גזע טיפולים במודל פציעת גיד ברך הדו-צדדיים בחולדות

שיטה לא פולשנית ליצירת מודל סחוס תוך מפרקי הנגרם על ידי העמסה מחזורית של ברך החולדה

פיתוח והערכה של מודל חולדה של פגמים בסחוס בעובי מלא

השרשה שתלי כלי הדם Electrospun עם אופטימיזציה מבנה במודל חולדה

פגיעה לא פולשנית ברצועה הצולבת הקדמית (ACL) הנגרמת על ידי דחיסה והדמיית in vivo של פעילות פרוטאז בעכברים

פגיעה לא פולשנית ברצועה הצולבת הקדמית (ACL) הנגרמת על ידי דחיסה והדמיית in vivo של פעילות פרוטאז בעכברים

פגיעה לא פולשנית ברצועה הצולבת הקדמית (ACL) הנגרמת על ידי דחיסה והדמיית in vivo של פעילות פרוטאז בעכברים