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 border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="888">
	<tbody>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:347px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:147px;">Company</td>
			<td style="width:77px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:317px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:347px;">Medical grade ester terminated poly (&#949;-caprolactone), granule form (MW = 110,000)</td>
			<td style="width:147px;">Lactel Absorbable Polymers</td>
			<td style="width:77px;"></td>
			<td style="width:317px;">Custom synthesized polymer to desired molecular weight</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:347px;">1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol</td>
			<td style="width:147px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>105228</td>
			<td style="width:317px;">Solvent for PCL polymer</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:347px;">18G x 1 1/2&#34;bevel needle</td>
			<td style="width:147px;">BD Medical</td>
			<td>305196</td>
			<td style="width:317px;"></td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:347px;">Remote Infuse/Withdraw Programmable Syringe Pump</td>
			<td style="width:147px;">Harvard Apparatus</td>
			<td style="width:77px;">702101</td>
			<td style="width:317px;"></td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:347px;">VersaLaser VLS2.30 Laser Engraver</td>
			<td style="width:147px;">Microgeo USA</td>
			<td style="width:77px;">VLS2.30</td>
			<td style="width:317px;"></td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:347px;">Expanded Plasma Cleaner 115V</td>
			<td style="width:147px;">Harrick Plasma</td>
			<td style="width:77px;">PDC-001</td>
			<td style="width:317px;">Plasma etch just prior to collagen coating for surface modification</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:347px;">PureCol&#160; Collagen Standard Solution, 3 mg/ml</td>
			<td style="width:147px;">Advanced Biomatrix</td>
			<td style="width:77px;">5015-A</td>
			<td style="width:317px;">Mix 8:1:2.5 solution of PureCol, 10x PBS, 0.1N NaOH 1:9 in 1x PBS</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:347px;">Suture, 5-0 Vicryl</td>
			<td style="width:147px;">Henry Schein</td>
			<td style="width:77px;">1086471</td>
			<td style="width:317px;"></td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">Suture, 4-0 Vicryl</td>
			<td style="width:147px;">Henry Schein</td>
			<td style="width:77px;">6540072</td>
			<td style="width:317px;"></td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:347px;">Sharp-pointed Dissecting Scissors (Straight; 4.5 inch)</td>
			<td style="width:147px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:77px;">8940</td>
			<td style="width:317px;"></td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:347px;">Buphrenorphine hydrochloride</td>
			<td style="width:147px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:77px;">B9275</td>
			<td style="width:317px;">Use 0.03 mg/kg for both intra- and post-operatively for pain control</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:347px;">Ampicillin, injectable</td>
			<td style="width:147px;">Henry Schein</td>
			<td style="width:77px;">1185678</td>
			<td style="width:317px;">Use 25 mg/kg subcutaneously during the procedure</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:347px;">K-wire, 1.6 mm</td>
			<td style="width:147px;">Spectrum Surgical</td>
			<td style="width:77px;">SI040062</td>
			<td style="width:317px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:347px;">Keith Needle, Straight 1 1/2&#34;</td>
			<td style="width:147px;">Delasco Dermatology Lab &#38; Supply</td>
			<td style="width:77px;">KE-112</td>
			<td style="width:317px;"></td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:347px;">Immunocal Decalcifying Solution</td>
			<td style="width:147px;">Fisher Scientific</td>
			<td>NC9491030</td>
			<td style="width:317px;"></td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:347px;">Opticryl Acrylic Resin Bone Cement (PMMA) (Monomer and polymer)</td>
			<td style="width:147px;">US Dental Depot</td>
			<td style="width:77px;">OPTICRYL 100410&#160;</td>
			<td style="width:317px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:347px;">Instron Model 5564 Tensile Testing Machine</td>
			<td style="width:147px;">Instron</td>
			<td style="width:77px;">5564</td>
			<td style="width:317px;">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

Magnetic Resonance Elastography Methodology for the Evaluation of Tissue Engineered Construct Growth

Traditional mechanical testing often results in the destruction of the sample, and in the case of long term tissue engineered construct studies, the use of destructive assessment is not acceptable. A proposed alternative is the use of an imaging process called magnetic resonance elastography. Elastography is a nondestructive method for determining the engineered outcome by measuring local mechanical property values (i.e., complex shear modulus), which are essential markers for identifying the structure and functionality of a tissue. As a noninvasive means for evaluation, the monitoring of engineered constructs with imaging modalities such as magnetic resonance imaging (MRI) has seen increasing interest in the past decade1. For example, the magnetic resonance (MR) techniques of diffusion and relaxometry have been able to characterize the changes in chemical and physical properties during engineered tissue development2. The method proposed in the following protocol uses microscopic magnetic resonance elastography (&mu;MRE) as a noninvasive MR based technique for measuring the mechanical properties of small soft tissues3. MRE is achieved by coupling a sonic mechanical actuator with the tissue of interest and recording the shear wave propagation with an MR scanner4. Recently, &mu;MRE has been applied in tissue engineering to acquire essential growth information that is traditionally measured using destructive mechanical macroscopic techniques5. In the following procedure, elastography is achieved through the imaging of engineered constructs with a modified Hahn spin-echo sequence coupled with a mechanical actuator. As shown in Figure 1, the modified sequence synchronizes image acquisition with the transmission of external shear waves; subsequently, the motion is sensitized through the use of oscillating bipolar pairs. Following collection of images with positive and negative motion sensitization, complex division of the data produce a shear wave image. Then, the image is assessed using an inversion algorithm to generate a shear stiffness map6. The resulting measurements at each voxel have been shown to strongly correlate (R2&gt;0.9914) with data collected using dynamic mechanical analysis7. In this study, elastography is integrated into the tissue development process for monitoring human mesenchymal stem cell (hMSC) differentiation into adipogenic and osteogenic constructs as shown in Figure 2.

The procedure demonstrates the methodology of magnetic resonance elastography for monitoring the engineered outcome of adipose and osteogenic tissue engineered constructs through noninvasive local assessment of the mechanical properties using microscopic magnetic resonance elastography (&mu;MRE).

תהודה מגנטית elastography מתודולוגיה להערכת של רקמות מהונדסות צמיחה Construct

Traditional mechanical testing often results in the destruction of the sample, and in the case of long term tissue engineered construct studies, the use ...

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 ...

Surgical Technique for the Implantation of Tissue Engineered Vascular Grafts and Subsequent In Vivo Monitoring

The development of Tissue Engineered Vessels (TEVs) is advanced by the ability to routinely and effectively implant TEVs (4-5 mm in diameter) into a large animal model. A step by-step protocol for inter-positional placement of the TEV and real-time digital assessment of the TEV and native carotid arteries is described here. In vivo monitoring is made possible by the implantation of flow probes, catheters and ultrasonic crystals (capable of recording dynamic diameter changes of implanted TEVs and native carotid arteries) at the time of surgery. Once implanted, researchers can calculate arterial blood flow patterns, invasive blood pressure and artery diameter yielding parameters such as pulse wave velocity, augmentation index, pulse pressures and compliance. Data acquisition is accomplished using a single computer program for analysis throughout the duration of the experiment. Such invaluable data provides insight into TEV matrix remodeling, its resemblance to native/sham controls and overall TEV performance in vivo.

Surgical Technique for the Implantation of Tissue Engineered Vascular Grafts and Subsequent In Vivo Monitoring

A step-by-step protocol for the inter-positional placement of Tissue Engineered Vessels (TEVs) into the carotid artery of a sheep using end-to-end anastomosis and real-time digital assessment in vivo until animal sacrifice.

טכניקה כירורגית להשתלה של רקמות שתלי כלי דם מהונדסים ולאחר<em&gt; In vivo</em&gt; ניטור

The development of Tissue Engineered Vessels (TEVs) is advanced by the ability to routinely and effectively implant TEVs (4-5 mm in diameter) into a large ...

Generation and Grafting of Tissue-engineered Vessels in a Mouse Model

The construction of vascular conduits is a fundamental strategy for surgical repair of damaged and injured vessels resulting from cardiovascular diseases. The current protocol presents an efficient and reproducible strategy in which functional tissue engineered vessel grafts can be generated using partially induced pluripotent stem cell (PiPSC) from human fibroblasts. We designed a decellularized vessel scaffold bioreactor, which closely mimics the matrix protein structure and blood flow that exists within a native vessel, for seeding of PiPSC-endothelial cells or smooth muscle cells prior to grafting into mice. This approach was demonstrated to be advantageous because immune-deficient mice engrafted with the PiPSC-derived grafts presented with markedly increased survival rate 3 weeks after surgery. This protocol represents a valuable tool for regenerative medicine, tissue engineering and potentially patient-specific cell-therapy in the near future.

Here, we present a protocol to generate tissue engineered vessel grafts that are functional for grafting into mice by double seeding partially induced pluripotent stem cell (PiPSC) - derived smooth muscle cells and PiPSC - derived endothelial cells on a decellularized vessel scaffold bioreactor.

דור והארכת כלי רקמות מהונדסות במודל עכבר

The construction of vascular conduits is a fundamental strategy for surgical repair of damaged and injured vessels resulting from cardiovascular diseases. ...

Production, Characterization and Potential Uses of a 3D Tissue-engineered Human Esophageal Mucosal Model

The incidence of both esophageal adenocarcinoma and its precursor, Barrett&#8217;s Metaplasia, are rising rapidly in the western world. Furthermore esophageal adenocarcinoma generally has a poor prognosis, with little improvement in survival rates in recent years. These are difficult conditions to study and there has been a lack of suitable experimental platforms to investigate disorders of the esophageal mucosa.
A model of the human esophageal mucosa has been developed in the MacNeil laboratory which, unlike conventional 2D cell culture systems, recapitulates the cell-cell and cell-matrix interactions present in vivo and produces a mature, stratified epithelium similar to that of the normal human esophagus. Briefly, the model utilizes non-transformed normal primary human esophageal fibroblasts and epithelial cells grown within a porcine-derived acellular esophageal scaffold. Immunohistochemical characterization of this model by CK4, CK14, Ki67 and involucrin staining demonstrates appropriate recapitulation of the histology of the normal human esophageal mucosa.
This model provides a robust, biologically relevant experimental model of the human esophageal mucosa. It can easily be manipulated to investigate a number of research questions including the effectiveness of pharmacological agents and the impact of exposure to environmental factors such as alcohol, toxins, high temperature or gastro-esophageal refluxate components. The model also facilitates extended culture periods not achievable with conventional 2D cell culture, enabling, inter alia, the study of the impact of repeated exposure of a mature epithelium to the agent of interest for up to 20 days. Furthermore, a variety of cell lines, such as those derived from esophageal tumors or Barrett&#8217;s Metaplasia, can be incorporated into the model to investigate processes such as tumor invasion and drug responsiveness in a more biologically relevant environment.

This manuscript describes the production, characterization and potential uses of a tissue engineered 3D esophageal construct prepared from normal primary human esophageal fibroblast and squamous epithelial cells seeded within a de-cellularized porcine scaffold. The results demonstrate the formation of a mature stratified epithelium similar to the normal human esophagus.

ייצור, אפיון ופוטנציאל שימושים של הוושט רירי דגם אדם מהונדס-רקמות 3D

The incidence of both esophageal adenocarcinoma and its precursor, Barrett&#8217;s Metaplasia, are rising rapidly in the western world. Furthermore ...

Engineered 3D Silk-collagen-based Model of Polarized Neural Tissue

Despite huge efforts to decipher the anatomy, composition and function of the brain, it remains the least understood organ of the human body. To gain a deeper comprehension of the neural system scientists aim to simplistically reconstruct the tissue by assembling it in vitro from basic building blocks using a tissue engineering approach. Our group developed a tissue-engineered silk and collagen-based 3D brain-like model resembling the white and gray matter of the cortex. The model consists of silk porous sponge, which is pre-seeded with rat brain-derived neurons, immersed in soft collagen matrix. Polarized neuronal outgrowth and network formation is observed with separate axonal and cell body localization. This compartmental architecture allows for the unique development of niches mimicking native neural tissue, thus enabling research on neuronal network assembly, axonal guidance, cell-cell and cell-matrix interactions and electrical functions.

Insight into the complex actions of the brain requires advanced research tools. Here we demonstrate a novel silk-collagen-based 3D engineered model of neural tissue resembling brain-like architecture. The model can be used to study neuronal network assembly, axonal guidance, cell-cell interactions and electrical activity.

דגם של רקמות עצביות מקוטב מבוסס משי-קולגן מהונדס 3D

Despite huge efforts to decipher the anatomy, composition and function of the brain, it remains the least understood organ of the human body. To gain a ...

Applications of In Vivo Functional Testing of the Rat Tibialis Anterior for Evaluating Tissue Engineered Skeletal Muscle Repair

Despite the regenerative capacity of skeletal muscle, permanent functional and/or cosmetic deficits (e.g., volumetric muscle loss (VML) resulting from traumatic injury, disease and various congenital, genetic and acquired conditions are quite common. Tissue engineering and regenerative medicine technologies have enormous potential to provide a therapeutic solution. However, utilization of biologically relevant animal models in combination with longitudinal assessments of pertinent functional measures are critical to the development of improved regenerative therapeutics for treatment of VML-like injuries. In that regard, a commercial muscle lever system can be used to measure length, tension, force and velocity parameters in skeletal muscle. We used this system, in conjunction with a high power, bi-phase stimulator, to measure in vivo force production in response to activation of the anterior crural compartment of the rat hindlimb. We have previously used this equipment to assess the functional impact of VML injury on the tibialis anterior (TA) muscle, as well as the extent of functional recovery following treatment of the injured TA muscle with our tissue engineered muscle repair (TEMR) technology. For such studies, the left foot of an anaesthetized rat is securely anchored to a footplate linked to a servomotor, and the common peroneal nerve is stimulated by two percutaneous needle electrodes to elicit muscle contraction and dorsiflexion of the foot. The peroneal nerve stimulation-induced muscle contraction is measured over a range of stimulation frequencies (1-200 Hz), to ensure an eventual plateau in force production that allows for an accurate determination of peak tetanic force. In addition to evaluation of the extent of VML injury as well as the degree of functional recovery following treatment, this methodology can be easily applied to study diverse aspects of muscle physiology and pathophysiology. Such an approach should assist with the more rational development of improved therapeutics for muscle repair and regeneration.

Applications of In Vivo Functional Testing of the Rat Tibialis Anterior for Evaluating Tissue Engineered Skeletal Muscle Repair

We describe an in vivo protocol to measure dorsiflexion of the foot following stimulation of the peroneal nerve and contraction of the anterior crural compartment of the rat hindlimb. Such measurements are an indispensable translational tool for evaluating skeletal muscle pathology and tissue engineering approaches to muscle repair and regeneration.

יישומים של<em&gt; In vivo</em&gt; בדיקות פונקציונליות של עכברוש השוקה הקדמי להערכת רקמות מהונדסות תיקון שרירי שלד

Despite the regenerative capacity of skeletal muscle, permanent functional and/or cosmetic deficits (e.g., volumetric muscle loss (VML) resulting from ...

Scaling of Engineered Vascular Grafts Using 3D Printed Guides and the Ring Stacking Method

Coronary artery disease remains a leading cause of death, affecting millions of Americans. With the lack of autologous vascular grafts available, engineered grafts offer great potential for patient treatment. However, engineered vascular grafts are generally not easily scalable, requiring manufacture of custom molds or polymer tubes in order to customize to different sizes, constituting a time-consuming and costly practice. Human arteries range in lumen diameter from about 2.0-38 mm and in wall thickness from about 0.5-2.5 mm. We have created a method, termed the "Ring Stacking Method," in which variable size rings of tissue of the desired cell type, demonstrated here with vascular smooth muscle cells (SMCs), can be created using guides of center posts to control lumen diameter and outer shells to dictate vessel wall thickness. These tissue rings are then stacked to create a tubular construct, mimicking the natural form of a blood vessel. The vessel length can be tailored by simply stacking the number of rings required to constitute the length needed. With our technique, tissues of tubular forms, similar to a blood vessel, can be readily manufactured in a variety of dimensions and lengths to meet the needs of the clinic and patient.

Scalable engineered blood vessels would improve clinical applicability. Using easily sizable 3D-printed guides, rings of vascular smooth muscle were created and stacked into a tubular form, forming a vascular graft. Grafts can be sized to meet the range of human coronary artery dimensions by simply changing the 3D-printed guide size.

Scaling של שתלי כלי דם שהונדס בשיטות מדריכי 3D מודפס ואת שיטת נחת הטבעת

Coronary artery disease remains a leading cause of death, affecting millions of Americans. With the lack of autologous vascular grafts available, ...

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, ...

Use of High-Throughput Automated Microbioreactor System for Production of Model IgG1 in CHO Cells

Automated microscale bioreactors (15 mL) can be a useful tool for cell culture engineers. They facilitate the simultaneous execution of a wide variety of experimental conditions while minimizing potential process variability. Applications of this approach include: clone screening, temperature and pH shifts,&#160;media and supplement optimization. Furthermore, the small reactor volumes are conducive to large Design of Experiments that investigate a wide range of conditions. This allows upstream processes to be significantly optimized before scale-up where experimentation is more limited in scope due to time and economic constraints. Automated microscale bioreactor systems offer various advantages over traditional small scale cell culture units, such as shake flasks or spinner flasks. However, during pilot scale process development&#160;significant care must be taken to ensure that these advantages are realized. When run with care, the system can enable high level automation, can be programmed to run DOE&#39;s with a higher number of variables&#160;and can reduce sampling time when integrated with a nutrient analyzer or cell counter. Integration of the expert-derived heuristics presented here, with current automated microscale bioreactor experiments can minimize common pitfalls that hinder meaningful results. In the extreme, failure to adhere to the principles laid out here can lead to equipment damage that requires expensive repairs. Furthermore, the microbioreactor systems have small culture volumes&#160;making characterization of cell culture conditions difficult. The number and amount of samples taken in-process in batch mode culture is limited as operating volumes cannot fall below 10 mL. This method will discuss the benefits and drawbacks of microscale bioreactor systems.

A detailed protocol for the concurrent operation of 48 parallel cell cultures under varied conditions in a microbioreactor system is presented. Cell culture process, harvest and subsequent antibody titer analysis are described.

השימוש תפוקה גבוהה אוטומטית Microbioreactor מערכת לייצור של מודל IgG1 בתאים צ'ו

Automated microscale bioreactors (15 mL) can be a useful tool for cell culture engineers. They facilitate the simultaneous execution of a wide variety of ...