The authors thank Tyra Witt, Cheri Mueske, Brant Newman and Dr. Peter J. Psaltis, MBBS, PhD for their valuable contributions. This study was financially supported by European Regional Development Fund &#8211; FNUSA-ICRC (No. CZ.1.05/1.100/02.0123), American Heart Association Scientist Development Grant (AHA #06-35185N), National Institutes of Health (T32HL007111) and The Grainger Innovation Fund &#8211; Grainger Foundation.

כל המחקרים בבעלי החיים אושרו על ידי הטיפול בבעלי חיים המוסדי ווועדה ניצול (IACUC) במרפאת מאיו. 1. עיצוב וניתוח של נירוסטה סטנט 2,205 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עיצוב סטנט מתכת חשוף באמצעות CAD <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפוך גליל חלול extruded על ידי בחירה בתכונה &#39;בוס / בסיס extruded&#39; עם עובי הדופן שווה עובי יתד סטנט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עיצוב תבנית סטנט על מטוס סקיצה שונה משיק לגליל extruded. הפוך את רוחב התבנית השטוחה כדי להתאים את היקפו של הגליל החלול extruded. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר את עיצוב התבנית השטוח על גבי הגליל החלול באמצעות התכונה לעטוף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור את החלק בפורמט המקורי שלו וגם בפורמט ACIS להיות מיוצא לFEA. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ניתוח אלמנטים סופי עבור דגמי סטנט <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לייבא את הגיאומטריה המוצקה נשמרה בפורמט ACIS למודול חלק מתוכנת FEA לanalys נוסףהוא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מודל 2 צילינדרים אנליטיים coaxially לסטנט בModeler החלק מתוכנת FEA. הגליל החיצוני יש קוטר ראשוני גדול יותר מאשר הקוטר של סטנט כדי לדמות את crimper ויש הגליל הפנימי קוטר ראשוני של 1 מ&quot;מ כדי לדמות בלון לאינפלציה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ לחיצה כפולה על פריט העץ &#39;מקרי&#39; של Modeler ההרכבה להרכיב מעל אמרה חלקים בעמדות ביחס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשתמש במודול הרשת של תוכנת FEA, לציין את סוג האלמנט כאלמנט משושה 20-צומת עם אינטגרציה מופחתת, ציין את גודל האלמנט, ורשת סטנט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ציין קשר זוגות נוקשה חיכוך בין סטנט ושני צילינדרי בהתאמה ב&#39;מאפייני האינטראקציה &#39;של עץ הדגם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקצאת אלסטו-פלסטי מתח מתח התנהגות של 2205 נירוסטה למודל סטנט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את תנאי גבול לcrimp ראשית הגליל החיצוני 1 מ&quot;מ המדמה את גרימפינג של סטנט. הסר את הגליל החיצוני כדי לדמות את ההרפיה של סטנט המסולסל. הרחב את הגליל הפנימי 3 מ&quot;מ כדי לדמות הרחבה ולבסוף, להסיר את הגליל הפנימי כדי לדמות רתיעה של סטנט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הפרמטרים הסימולציה כולל מספר המעבדים וכמות זיכרון RAM שהוקצו במסגרת הסעיף &quot;ניתוח&quot; מודל העץ ולהפעיל את הסימולציה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהסימולציה היא מלאה, לפתוח את קובץ התוצאה (filename.odb) ולאחר תהליך התוצאות ללמוד זנים העיקריים וiteratively לשפר את עיצוב סטנט כדי להשיג מתח עיקרי של 20% שהוא פחות מגבול הכישלון של החומר . </li></ol></li></ol> 2. ייצור סטנט ובדיקה ללחיצה ו הרחבה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייצור סטנט <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשיג 2,205 צינורות נירוסטה על ידי קידוח אקדח וחומר שורת מניות טחינת דיוק בחברת עיבוד שבבי מדויקת כגון מוצרי Precision פעולה בפיוניר,OH. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העברת צינורות קרקע הדיוק ועיצוב סטנט הדפוס השטוח לחברת סטנט החיתוך כגון חברת הטכנולוגיה Laserage בWaukegan, IL לחיתוך לייזר ואלקטרו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Passivate את פני השטח של סטנטים electropolished ידי submersing בחומצה חזקה (50% HCl) במשך 10 דקות ואחריו בסיס (10% NaHCO 3) לעוד 10 דקות. זהירות: להתמודד עם כימיקלים ציוד מגן מתאים ומתחת למכסת מנוע קטר. לבסוף, לשטוף את סטנטים עם אתיל אלכוהול ומים ללא יונים. תהליך זה נקרא כבישת חומצה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדיקה של סטנט מיוצר עבור crimping והרחבה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחיצה על סטנט בלון שלושה קיפולים באמצעות כף יד crimping כלי. החזק את הסטנט והבלון השלושה קיפולים בכלי crimping. לחץ על הידית כדי לעוות רדיאלית סטנט להיות crimped על הבלון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את הסטנט המסולסל באמצעות מיקרוסקופ לcrimping אחיד וכל סימנים של כשל במבנה עקבלדפורמציה פלסטית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרחיב אותו לקוטר של 3 מ&quot;מ שנועד על ידי pressurizing בלון השלושה קיפולים עם מים. בדוק את סטנטים מורחבים לשברים מיקרוסקופיים והרחבה אחידה. </li></ol></li></ol> 3. אפיון של סטנט לשדה מגנטי עודף הערה: מגנט גלילי של גובה 2 אינץ &#39;קוטר 1 אינץ&#39; ושמשה במחקר זה. הקטבים של המגנט מיושרים לאורך הציר. צפיפות השטף מגנטי פני השטח של המגנט היא כ 1 ט <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למגנט סטנטים לחלוטין או axially באמצעות מגנט ניאודימיום חזק. החזק את הסטנט קרוב למגנט החזק לכ 1 דק &#39;למגנוט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החזק את הסטנט על אחד הפרצופים שטוחים בקוטר שלה לאורך קווי השדה המגנטיים להיות ממוגנטים לחלוטין או להחזיק את הסטנט בסמוך למשטח הגלילי עם הציר שלה לאורך קווי שדה המגנטיים כדי למגנט אותו axially. fiel המגנטית עודףד של סטנט נמצא להיות יציב לפחות 24 שעות, אבל להשתמש בתומכן בהקדם האפשרי לאחר מגנוט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר סטנטים בנפרד על mandrels זכוכית ולאחר מכן לטעון mandrels הזכוכית בצ&#39;אק הדיוק של מתקן החיטוט המגנטי. הבדיקה microsensor מגנטית ניתן למקם בדיוק בסמוך לסטנט בלי לגעת במשטח באמצעות XYZ שלבי הרכבה של מתקן החיטוט המגנטי (איור 4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את הקריאה הבסיסית של microsensor המגנטי רחוק מסטנט ולאחר מכן למדוד את השדה מגנטי שמרה על פני השטח של סטנט על ידי מיצוב הבדיקה באמצעות שלבי XYZ של מתקן החיטוט המגנטי. </li></ol> 4. מחקרים סלולארי לכידה מגנטית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תאי קבלת, תיוג עם SPION וצביעה עם צבע פלואורסצנטי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לגזור את תאי האנדותל תולדה (EOC) מהדם היקפי חזירי כפי שתואר ב5,7. תרבות בבקבוק T-75 untiמחוברות l כ -80% (5x10 6 ל8x10 6 תאים). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לסנתז SPIONs כמגנטיט 10 ננומטר קוטר (Fe 3 O 4) הליבה מוקפת 50 פולי העבים ננומטר (לקטית-שיתוף חומצה גליקולית) קליפה (PLGA) כפי שמתואר ב8,9. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגירה EOC נגזר עם SPION בריכוז של 200 מיקרוגרם / מיליליטר של מדיום תרבית תאים במשך 16 שעות ב 37 מעלות צלסיוס </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשאוב את מדיום תרבית תאים בעדינות. לשטוף בעדינות את התאים על ידי הוספת 10 מיליליטר של פוספט שנאגרו מלוח (PBS) לבקבוק, נדנדה, וaspirating PBS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כתם התאים עם צבע ניאון (CM-DiI) המאפשר הדמיה במהלך ניסויים. הדבר נעשה להוראות היצרן על ידי הוספת הצבע עד 10 מיליליטר של מדיום תרבית תאים בריכוז של 5 μl / מיליליטר ודוגרים עם התאים למשך 30 דקות על 37 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשטוף את התאים עם PBS כמו בשלב 4.1.4 ודגירה עם 3 מיליליטר של 0.25% פתרון טריפסין- EDTA במשך 5 דקות על 37 מעלות צלזיוס ל<html> להרים את התאים מהבקבוק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את ההשעיה תא צינור חרוטי 15 מיליליטר, הראש מעל עם PBS, ו צנטריפוגות ב XG 500 במשך 5 דקות כדי ליצור תא גלולה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשעות מחדש את התא גלולה ב PBS בריכוז של 1-2x10 6 תאים / מ&quot;ל ומערבבים היטב על ידי pipetting ובמתוך צינור חרוטי מספר פעמים. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ב- מבחנת תא <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עיצוב לפברק (למשל, 3D דפוס) אבזר פשוט להחזיק את הסטנט רק מעל פני השטח של coverslip זכוכית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנטרל סטנט באמצעות degausser אלקטרומגנטית או למגנט סטנט לחלוטין או axially באמצעות מגנט ניאודימיום חזק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיפטה EOC כותרת SPION התלוי בPBS לתוך הצלחת המכילה סטנטים שליטת axially ממוגנטים או הפוך ממוגנטים או שאינם ממוגנטים. תמונת סטנטים עם EOC התלוי בPBS מייד לקרינה באמצעות מיקרוסקופ פלואורסצנטי הפוך. </li></ol></li></ol>class = &quot;jove_title&quot;&gt; 5. ב- vivo בבעלי חיים לימודים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתלת סטנט <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להקיז דם היקפי מ4 חזירי יורקשייר בריאים - במשקל כ 50 קילוגרם - 3 שבועות לפני השתלת תומכן בהתאמה והתרבות EOC כפי שתואר ב5,7. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנהל תרופות נגד טסיות דם מתחילות 3 ימים לפני ניתוח (מ&quot;ג 325 האספירין וקלופידוגרל 75 מ&quot;ג ליום). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ביום השתלת סטנט, להרדים את החזירים עם שריר Telazol, Xylazine, ואטרופין (5 / 2-3 / 0.05 מ&quot;ג / קילוגרם בהתאמה) כאמור בהנחיות טיפול בבעלי החיים ושימוש מוסדיות הישימות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צנרר ולמקם את החזיר על שאיפה של 1-2.5% הרדמה Isoflurane. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לגלח את אזור צוואר הגחון של החזיר ולנהל את ההליך בתנאים סטריליים כלליים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שתל 1 ממוגנט ו1 תומכן שאינו ממוגנט לעורק כלילי תקין (RCA) באמצעות טכניקת צנתור סטנדרטית. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Catheterization של בעלי חיים צריכה להתבצע על ידי קרדיולוג התערבותית מאומן. גש לעורק התרדמה תקין עם נדן צרפתי 9. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Cannulate העורקים הכליליים היעד ולהזריק צבע ניגוד עם יוד כדי להשיג תמונות fluoroscopic. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח guidewire כלילית סטנדרטית 0.014 אינץ &#39;בעורק. לקדם את הבלון וסטנט באמצעות חוט מדריך זה ולפרוס את הסטנט בכלי קוטר 3-3.5 מ&quot;מ. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחסום את זרימת הדם בתוך הפרוקסימלי RCA לסטנטים מושתלים באמצעות מעל בלון החוט ולספק כ 2x10 6 EOC אוטולוגית שכותרתו עם SPION המושעה ב 4 מיליליטר של PBS באמצעות הצנתר המרכזי על פני תקופה 2 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שחזור זרימת דם לRCA לאחר 2 דקות של חסימה נוספת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את החיה לחדר ההתאוששות ולעקוב מקרוב בעלי החיים עד שהוא חזר להכרה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תמשיך לנהל תרופות אנטי-טסיות (אספירין 325 מ&quot;ג וקלופידוגרל 75 מ &#39;ז) לפרסם מבצעי עד הקרבה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> explant והיסטולוגיה סטנט <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרדים בעלי החיים 7 ימים לאחר ניתוח על ידי הרדמה הראשונה של בעלי החיים כפי שהוסבר קודם לכן ולאחר מכן לנהל הווריד מנה קטלנית של pentobarbital נתרן (100 מ&quot;ג / קילוגרם) בהתאם להנחיות טיפול בבעלי החיים ושימוש מוסדיות ישימות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ניתוח לקצור מגזרי עורקי stented. תקן את עורקי explanted ב 10% חיץ פורמלין למינימום של 30 דקות. השאר את הדגימות במאגר פורמלין לניתוח היסטולוגית נוסף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למיקור חוץ המדגם הקבוע למתקנים מסוגלים לבצע היסטולוגיה עם סטנטים מתכת. במהלך עיבוד זה, הדגימות להטביע בmethylmethacrylate, מחולק צולב, ונותחו בהיסטולוגיה באמצעות טכניקת הצביעה של מאלורי עם כתם כחול פרוסים לחלקיקי ברזל. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Garg, S., Serruys, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coronary+stents:+current+status.">Coronary stents: current status.</a> J Am Coll Cardiol. 56, 1-42 (2010).</li><li>Austin, D., 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=Drug-eluting+stents+versus+bare-metal+stents+for+off-label+indications:+a+propensity+score-matched+outcome+study.">Drug-eluting stents versus bare-metal stents for off-label indications: a propensity score-matched outcome study.</a> Circ Cardiovasc Interv. 1 (1), 45-52 (2008).</li><li>Polyak, B., 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=High+field+gradient+targeting+of+magnetic+nanoparticle-loaded+endothelial+cells+to+the+surfaces+of+steel+stents.">High field gradient targeting of magnetic nanoparticle-loaded endothelial cells to the surfaces of steel stents.</a> P Natl Acad Sci USA. 105 (2), 698-703 (2008).</li><li>Tassiopoulos, A. K., Greisler, H. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Angiogenic+mechanisms+of+endothelialization+of+cardiovascular+implants:+a+review+of+recent+investigative+strategies.">Angiogenic mechanisms of endothelialization of cardiovascular implants: a review of recent investigative strategies.</a> J Biomat Sci-Polym E. 11 (11), 1275-1284 (2000).</li><li>Pislaru, S. V., 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=Magnetic+forces+enable+rapid+endothelialization+of+synthetic+vascular+grafts.">Magnetic forces enable rapid endothelialization of synthetic vascular grafts.</a> Circulation. 114, I314-I318 (2006).</li><li>Uthamaraj, S., 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=Design+and+validation+of+a+novel+ferromagnetic+bare+metal+stent+capable+of+capturing+and+retaining+endothelial+cells).">Design and validation of a novel ferromagnetic bare metal stent capable of capturing and retaining endothelial cells).</a> Ann Biomed Eng. 42 (12), 2416-2424 (2014).</li><li>Gulati, R., 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=Diverse+origin+and+function+of+cells+with+endothelial+phenotype+obtained+from+adult+human+blood.">Diverse origin and function of cells with endothelial phenotype obtained from adult human blood.</a> Circ Res. 93 (11), 1023-1025 (2003).</li><li>Lee, S. J., 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=Nanoparticles+of+magnetic+ferric+oxides+encapsulated+with+poly(D,L+latide-co-glycolide)+and+their+applications+to+magnetic+resonance+imaging+contrast+agent.">Nanoparticles of magnetic ferric oxides encapsulated with poly(D,L latide-co-glycolide) and their applications to magnetic resonance imaging contrast agent.</a> J Magn Magn Mater. 272 (3 Special Issue), 2432-2433 (2004).</li><li>Lee, S. J., 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=Magnetic+enhancement+of+iron+oxide+nanoparticles+encapsulated+with+poly(D,L-latide-co-glycolide).">Magnetic enhancement of iron oxide nanoparticles encapsulated with poly(D,L-latide-co-glycolide).</a> Colloid Surface A. (1-3), 255-251 (1016).</li><li>Forbes, Z. 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=Locally+targeted+drug+delivery+to+magnetic+stents+for+therapeutic+applications.">Locally targeted drug delivery to magnetic stents for therapeutic applications.</a> Computer Architectures for Machine Perception, 2003 IEEE International Workshop on. , 1-6 (2003).</li><li>Rathel, T., 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=Magnetic+Stents+Retain+Nanoparticle-Bound+Antirestenotic+Drugs+Transported+by+Lipid+Microbubbles.">Magnetic Stents Retain Nanoparticle-Bound Antirestenotic Drugs Transported by Lipid Microbubbles.</a> Pharm Res-Dordr. 29 (5), 1295-1307 (2012).</li><li>Gunn, J., Cumberland, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stent+coatings+and+local+drug+delivery+-+state+of+the+art.">Stent coatings and local drug delivery - state of the art.</a> Eur Heart J. 20 (23), 1693-1700 (1999).</li><li>Lu, A., Jia, G., Gao, G., Wang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+magnetic+stent+on+coronary+restenosis+after+percutaneous+transluminal+coronary+angioplasty+in+dogs.">The effect of magnetic stent on coronary restenosis after percutaneous transluminal coronary angioplasty in dogs.</a> Chin Med J (Engl. 114 (8), 821-823 (2001).</li><li>Kempe, H., Kempe, 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+use+of+magnetite+nanoparticles+for+implant-assisted+magnetic+drug+targeting+in+thrombolytic+therapy.">The use of magnetite nanoparticles for implant-assisted magnetic drug targeting in thrombolytic therapy.</a> Biomaterials. 31 (36), 9499-9510 (2010).</li><li>Chorny, M., 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=Targeting+stents+with+local+delivery+of+paclitaxel-loaded+magnetic+nanoparticles+using+uniform+fields.">Targeting stents with local delivery of paclitaxel-loaded magnetic nanoparticles using uniform fields.</a> P Natl Acad Sci USA. 107 (18), 8346-8351 (2010).</li><li>Polyak, B., Friedman, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+targeting+for+site-specific+drug+delivery:+applications+and+clinical+potential.">Magnetic targeting for site-specific drug delivery: applications and clinical potential.</a> Expert Opin Drug Del. 6 (1), 53-70 (2009).</li><li>Liu, J. Y., 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=Magnetic+stent+hyperthermia+for+esophageal+cancer:+an+in+vitro+investigation+in+the+ECA-109+cell+line.">Magnetic stent hyperthermia for esophageal cancer: an in vitro investigation in the ECA-109 cell line.</a> Oncol Rep. 27 (3), 791-797 (2012).</li><li>Gunn, J., Cumberland, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Does+stent+design+influence+restenosis.">Does stent design influence restenosis.</a> Eur Heart J. 20 (14), 1009-1013 (1999).</li><li>Aviles, M. O., 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+study+of+ferromagnetic+stents+for+implant+assisted-magnetic+drug+targeting.">In vitro study of ferromagnetic stents for implant assisted-magnetic drug targeting.</a> J Magn Magn Mater. 311 (1), 306-311 (2007).</li><li>Mardinoglu, 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=Theoretical+modelling+of+physiologically+stretched+vessel+in+magnetisable+stent+assisted+magnetic+drug+targeting+application.">Theoretical modelling of physiologically stretched vessel in magnetisable stent assisted magnetic drug targeting application.</a> J Magn Magn Mater. 323 (3-4), 324-329 (2011).</li><li>Liu, Z. Y., 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=Stress+corrosion+cracking+of+2205+duplex+stainless+steel+in+H2S-CO2+environment.">Stress corrosion cracking of 2205 duplex stainless steel in H2S-CO2 environment.</a> J Mater Sci. 44 (16), 4228-4234 (2009).</li><li>Alverez-Armas, I., Degallaix-Moreuill, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Duplex stainless steels. , (2009).</li><li>Tefft, B. J., 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=Magnetizable+Duplex+Steel+Stents+Enable+Endothelial+Cell+Capture.">Magnetizable Duplex Steel Stents Enable Endothelial Cell Capture.</a> Ieee T Magn. 49 (1), 463-466 (2013).</li><li>Pelton, A. R., 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=Fatigue+and+durability+of+Nitinol+stents.">Fatigue and durability of Nitinol stents.</a> J Mech Behav Biomed Mater. 1 (2), 153-164 (2008).</li><li>Knowles, M., 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=Finite+element+analysis+of+a+balloon-expandable+stent+and+superior+mesenteric+arterial+wall+interaction.">Finite element analysis of a balloon-expandable stent and superior mesenteric arterial wall interaction.</a> J Vasc Surg. 60 (6), 1722-1723 (2014).</li><li>Veeram Reddy, S. R., 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+biodegradable+stent+applicable+for+use+in+congenital+heart+disease:+bench+testing+and+feasibility+results+in+a+rabbit+model.">A novel biodegradable stent applicable for use in congenital heart disease: bench testing and feasibility results in a rabbit model.</a> Catheter Cardiovasc Interv. 83 (3), 448-456 (2014).</li><li>Shellock, F. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MR+imaging+of+metallic+implants+and+materials:+a+compilation+of+the+literature.">MR imaging of metallic implants and materials: a compilation of the literature.</a> AJR Am J Roentgenol. 151 (4), 811-814 (1988).</li><li>Lopic, N., 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=Quantitative+determination+of+magnetic+force+on+a+coronary+stent+in+MRI.">Quantitative determination of magnetic force on a coronary stent in MRI.</a> J Magn Reson Imaging. 37 (2), 391-397 (2013).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

פיתחנו סטנט מגנטי שיכול לתפקד כסטנט מתכת חשוף ויכול למשוך תאי האנדותל שכותרת SPION. במחקרים קודמים הכוללים סטנטים מגנטיים, חוקרים השתמשו בסטנטים מצופים ניקל מסחריים וסלילים או משתלב עשויים מחומרים מגנטיים בשל חוסר הזמינות של סטנט פרומגנטי 5,10-14. גם קבוצות אחרות ה...

Patients implanted with vascular stents manufactured from thrombogenic materials like stainless steel, cobalt chromium, and platinum chromium &#8211; both bare metal stents (BMS) and drug eluting stents (DES) &#8211; need anti-platelet therapy to prevent thrombus formation. BMS heal rapidly, but are subject to late stage restenosis due to incomplete healing. DES require long term anti-platelet therapy due to delayed healing. Anti-platelet therapy administered to avoid thrombosis as a result of incomplete or delayed healing leads to increased bleeding risk and may not be suitable for certain patients1,2. An ideal stent will heal completely and quickly thus avoiding long-term anti-platelet therapy and late stage restenosis. This complete healing can only be achieved if the stent is rapidly coated with a monolayer of endothelial cells after implantation. Coating the stents with biocompatible materials such as gold or other biopolymers has been shown to improve thrombo-resistance, but none of these techniques achieved ideal blood compatibility as may be possible by coating with endothelial cells3,4.
A stent can be coated with endothelial cells post implantation by attracting circulating progenitor cells. This self-seeding technique can be achieved by utilizing ligands and antibodies. But this technique is limited by the low number of circulating endothelial progenitor cells. A promising strategy is to deliver cells directly to the stent immediately following implantation during a short period of blood flow occlusion3,5. This strategy requires a technique for rapidly capturing cells and retaining them on the stent even after restoring blood flow. We have developed a technique in which a magnetic stent is used to attract and retain magnetically-labeled endothelial cells delivered post implantation. To achieve this, a functional BMS with sufficient magnetic properties to capture and retain magnetically-labeled endothelial cells is required6.
In this paper, we discuss the methods for designing, manufacturing, and testing a 2205 stainless steel stent. The stents were designed using CAD and FEA. The manufactured stents were magnetized using a neodymium magnet and the retained magnetic field was measured using a magneto-resistance microsensor probe. We then tested the stents for magnetically-labeled cell capture in a culture dish during our in-vitro experiments. Finally, the stents were tested in-vivo by implanting magnetic and non-magnetic stents in 4 pigs and histologically analyzing the stented arteries.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2205 Stainless steel</td>
			<td>Carpenter Technology Corporation</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Round bar stock material</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Abaqus</td>
			<td>Dassault systems</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Atropine</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Prescription drug.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clopidogrel</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Commercial name: Plavix. Prescription drug.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CM-DiI</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>V-22888</td>
			<td>Molecular Probes, Eugene, OR</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Endothelial growth medium-2</td>
			<td>Lonza</td>
			<td>CC-3162</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hand Held Crimping tool</td>
			<td>Blockwise engineering</td>
			<td>M1-RMC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid (HCl)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>MFCD00011324</td>
			<td>CAUTION: wear proptective equipment and handle under fume hood</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane anesthesia</td>
			<td>Piramal Critical Care, Inc.&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropyl alcohol</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>MFCD00011674</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NdFeB magnet 2&#34; Dia x 1&#34; thick</td>
			<td>Amazing magnets</td>
			<td>D1000P</td>
			<td>Axially magnetized disc magnet with poles on flat faces</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Over-The-Wire trifold balloon</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Any commercially available OTW trifold balloon can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate buffered saline</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>10010-023</td>
			<td>Commonly known as PBS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Bicarbonate (NaHCO3)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>MFCD00003528</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium pentobarbital</td>
			<td>Zoetis</td>
			<td></td>
			<td>Commercial Name: Sleepaway (26%), FatalPlus, Beuthanasi.&#160; Controlled substance to be ordered only by licensed veternarian</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SolidWorks</td>
			<td>Dassault systems</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SpinTJ-020 micro sensor</td>
			<td>MicroMagneitcs Sensible Solutions</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Long probe STJ-020 microsensor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPION</td>
			<td>Mayo Clinic</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Nanoparticles synthesized internally (Ref: Lee, S. J. et al. Nanoparticles of magnetic ferric oxides encapsulated with poly(D,L latide-co-glycolide) and their applications to magnetic resonance imaging contrast agent. J Magn Magn Mater 272, 2432-2433, doi:DOI 10.1016/j.jmmm.2003.12.416 (2004))</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Telazol</td>
			<td>Zoetis</td>
			<td></td>
			<td>Controlled substance to be ordered only by licensed veternarian</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin EDTA</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>25200-056</td>
			<td>Gibco, Grand Island, NY</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylazine</td>
			<td>Bayer Animal Health</td>
			<td></td>
			<td>Commercial name: Rompun. Controlled sunstance to be ordered only by a licensed veternarian</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ferromagnetic bare metal stent for endothelial cell capture and retention

יש צורך endothelialization המהיר של סטנטים לב וכלי דם כדי להפחית פקקת סטנט ולהימנע מטיפול אנטי-טסיות שיכול להפחית את הסיכון לדימום. הכדאיות של שימוש כוחות מגנטיים כדי ללכוד ולשמר תאי האנדותל תולדה (EOC) שכותרתו עם חלקיקי תחמוצת ברזל סופר פאראמגנטיים (SPION) הוכחה בעבר. אבל טכניקה זו מחייבת פיתוח של סטנט מכאני פונקציונלי מחומר מגנטי וביולוגי ואחריו חוץ גופייה וב- vivo בדיקות כדי להוכיח endothelialization המהיר. פיתחנו סטנט חלש פרומגנטי מפלדת אל-חלד 2,205 דופלקס באמצעות תכנון בעזרת מחשב (CAD) והעיצוב שלה היה מעודן יותר באמצעות ניתוח אלמנטים סופי (FEA). העיצוב הסופי של סטנט הציג זן עיקרי מתחת לגבול שבר של החומר במהלך crimping והרחבה מכאניים. מאה סטנטים יוצרו ותת-קבוצה שלהם שימשה לבדיקות מכאניות, מילained מדידות שדה מגנטיות, ב- מבחנה ללכוד תאים, וב- vivo מחקרי השתלה. עשרה סטנטים נבדקו לפריסה כדי לוודא אם שנגרמו להם ולהרחבת מעגל crimping ללא כשל. עוד 10 סטנטים היו ממוגנטים באמצעות מגנט ניאודימיום חזק והשדה המגנטי שמרה נמדד. סטנטים הראו כי המגנטיות נשמרת הייתה מספיק כדי ללכוד EOC כותרת SPION במחקרים במבחנה שלנו. לכידת EOC כותרת SPION ושימור אומתו במודלים של בעלי חיים גדולים על ידי השתלת סטנט 1 ממוגנט ו1 סטנט שליטה שאינה ממוגנט בכל אחד מ4 חזירים. עורקי stented היו explanted לאחר 7 ימים ונותחו בהיסטולוגיה. סטנטים חלשים המגנטיים שפותחו במחקר זה היו מסוגלים למשוך ושמירת תאי האנדותל שכותרת SPION אשר יכול לקדם ריפוי מהיר.

<html> עיצוב סטנט איטרטיבי המבוסס על FEA (איור 1) הראה סטנט שיכול crimp ולהרחיב עם מתח עיקרי של 20% שהוא פחות מ 30% המתח האולטימטיבי. Crimping ובדיקת הרחבה (איור 2) לא הראו שום סימנים של שבר. תמונות של סטנט מעוות הראו הסכם טוב עם עיוותי FEA מחושבים וגם תמונות מיקרוסקופי...

Watch this Scientific Journal Video about Ferromagnetic Bare Metal Stent for Endothelial Cell Capture and Retention at JoVE.com

Ferromagnetic Bare Metal Stent for Endothelial Cell Capture and Retention

המטרות שלנו היו לעצב, לייצר ולבדוק סטנטים פרומגנטי ללכידת תא האנדותל. עשרה סטנטים נבדקו לשברים ועוד 10 סטנטים נבדקו למגנטיות עודפים. לבסוף, 10 סטנטים נבדקו ב- מבחנה ו8 יותר סטנטים הושתלו ב -4 חזירים להראות ללכוד תאים ושמירה.

Bare Metal פרומגנטי סטנט ללכיד תא האנדותל ושייר

Rapid endothelialization of cardiovascular stents is needed to reduce stent thrombosis and to avoid anti-platelet therapy which can reduce bleeding risk. ...

ferromagnetic-bare-metal-stent-for-endothelial-cell-capture

Research

JoVE Journal

Bioengineering

11.4K Views.  Mayo Clinic.  המטרות שלנו היו לעצב, לייצר ולבדוק סטנטים פרומגנטי ללכידת תא האנדותל. עשרה סטנטים נבדקו לשברים ועוד 10 סטנטים נבדקו למגנטיות עודפים. לבסוף, 10 סטנטים נבדקו ב- מבחנה ו8 יותר סטנטים הושתלו ב -4 חזירים להראות ללכוד תאים ושמירה. 

Video: Ferromagnetic Bare Metal Stent for Endothelial Cell Capture and Retention

Autologous Endothelial Progenitor Cell-Seeding Technology and Biocompatibility Testing For Cardiovascular Devices in Large Animal Model

Implantable cardiovascular devices are manufactured from artificial materials (e.g. titanium (Ti), expanded polytetrafluoroethylene), which pose the risk of thromboemboli formation1,2,3. We have developed a method to line the inside surface of Ti tubes with autologous blood-derived human or porcine endothelial progenitor cells (EPCs)4. By implanting Ti tubes containing a confluent layer of porcine EPCs in the inferior vena cava (IVC) of pigs, we tested the improved biocompatibility of the cell-seeded surface in the prothrombotic environment of a large animal model and compared it to unmodified bare metal surfaces5,6,7 (Figure 1). This method can be used to endothelialize devices within minutes of implantation and test their antithrombotic function in vivo. 
Peripheral blood was obtained from 50 kg Yorkshire swine and its mononuclear cell fraction cultured to isolate EPCs4,8. Ti tubes (9.4 mm ID) were pre-cut into three 4.5 cm longitudinal sections and reassembled with heat-shrink tubing. A seeding device was built, which allows for slow rotation of the Ti tubes. 
We performed a laparotomy on the pigs and externalized the intestine and urinary bladder. Sharp and blunt dissection was used to skeletonize the IVC from its bifurcation distal to the right renal artery proximal. The Ti tubes were then filled with fluorescently-labeled autologous EPC suspension and rotated at 10 RPH x 30 min to achieve uniform cell-coating9. After administration of 100 USP/ kg heparin, both ends of the IVC and a lumbar vein were clamped. A 4 cm veinotomy was performed and the device inserted and filled with phosphate-buffered saline. As the veinotomy was closed with a 4-0 Prolene running suture, one clamp was removed to de-air the IVC. At the end of the procedure, the fascia was approximated with 0-PDS (polydioxanone suture), the subcutaneous space closed with 2-0 Vicryl and the skin stapled closed. 
After 3 - 21 days, pigs were euthanized, the device explanted en-block and fixed. The Ti tubes were disassembled and the inner surfaces imaged with a fluorescent microscope.
We found that the bare metal Ti tubes fully occluded whereas the EPC-seeded tubes remained patent. Further, we were able to demonstrate a confluent layer of EPCs on the inside blood-contacting surface.
Concluding, our technology can be used to endothelialize Ti tubes within minutes of implantation with autologous EPCs to prevent thrombosis of the device. Our surgical method allows for testing the improved biocompatibility of such modified devices with minimal blood loss and EPC-seeded surface disruption.

A method for seeding titanium blood-contacting biomaterials with autologous cells and testing biocompatibility is described. This method uses endothelial progenitor cells and titanium tubes, seeded within minutes of surgical implantation into porcine venae cavae. This technique is adaptable to many other implantable biomedical devices.

עצמיים אבי האנדותל Cell-מתזמן טכנולוגיה בדיקה biocompatibility עבור התקנים לב וכלי דם במודל חיה גדולה

Implantable cardiovascular devices are manufactured from artificial materials (e.g. titanium (Ti), expanded polytetrafluoroethylene), which pose the risk ...

Monitoring the Wall Mechanics During Stent Deployment in a Vessel

Clinical trials have reported different restenosis rates for various stent designs1. It is speculated that stent-induced strain concentrations on the arterial wall lead to tissue injury, which initiates restenosis2-7. This hypothesis needs further investigations including better quantifications of non-uniform strain distribution on the artery following stent implantation. A non-contact surface strain measurement method for the stented artery is presented in this work. ARAMIS stereo optical surface strain measurement system uses two optical high speed cameras to capture the motion of each reference point, and resolve three dimensional strains over the deforming surface8,9. As a mesh stent is deployed into a latex vessel with a random contrasting pattern sprayed or drawn on its outer surface, the surface strain is recorded at every instant of the deformation. The calculated strain distributions can then be used to understand the local lesion response, validate the computational models, and formulate hypotheses for further in vivo study.

Stent-induced arterial strain distributions are characterized using an optical surface strain measurement system. This visualization technique is used to gain insights into the impact of stent implantation on the host vessel.

מעקב אחר מכניקה קיר במהלך פריסה סטנט בכלי

Clinical trials have reported different restenosis rates for various stent designs1. It is speculated that stent-induced strain concentrations on the ...

Electric Cell-substrate Impedance Sensing for the Quantification of Endothelial Proliferation, Barrier Function, and Motility

Electric Cell-substrate Impedance Sensing (ECIS) is an in vitro impedance measuring system to quantify the behavior of cells within adherent cell layers. To this end, cells are grown in special culture chambers on top of opposing, circular gold electrodes. A constant small alternating current is applied between the electrodes and the potential across is measured. The insulating properties of the cell membrane create a resistance towards the electrical current flow resulting in an increased electrical potential between the electrodes. Measuring cellular impedance in this manner allows the automated study of cell attachment, growth, morphology, function, and motility. Although the ECIS measurement itself is straightforward and easy to learn, the underlying theory is complex and selection of the right settings and correct analysis and interpretation of the data is not self-evident. Yet, a clear protocol describing the individual steps from the experimental design to preparation, realization, and analysis of the experiment is not available. In this article the basic measurement principle as well as possible applications, experimental considerations, advantages and limitations of the ECIS system are discussed. A guide is provided for the study of cell attachment, spreading and proliferation; quantification of cell behavior in a confluent layer, with regard to barrier function, cell motility, quality of cell-cell and cell-substrate adhesions; and quantification of wound healing and cellular responses to vasoactive stimuli. Representative results are discussed based on human microvascular (MVEC) and human umbilical vein endothelial cells (HUVEC), but are applicable to all adherent growing cells.

This protocol reviews Electric Cell-substrate Impedance Sensing, a method to record and analyze the impedance spectrum of adherent cells for the quantification of cell attachment, proliferation, motility, and cellular responses to pharmacological and toxic stimuli. Detection of endothelial permeability and assessment of cell-cell and cell-substrate contacts are emphasized.

חשמל Cell-מצע עכבת חישה לכימות של האנדותל למניעת הפצת נשק, תפקוד מחסום, ותנועתיות

Electric Cell-substrate Impedance Sensing (ECIS) is an in vitro impedance measuring system to quantify the behavior of cells within adherent cell layers. ...

Fabrication of Mechanically Tunable and Bioactive Metal Scaffolds for Biomedical Applications

Biometal systems have been widely used for biomedical applications, in particular, as load-bearing materials. However, major challenges are high stiffness and low bioactivity of metals. In this study, we have developed a new method towards fabricating a new type of bioactive and mechanically reliable porous metal scaffolds-densified porous Ti scaffolds. The method consists of two fabrication processes, 1) the fabrication of porous Ti scaffolds by dynamic freeze casting, and 2) coating and densification of the porous scaffolds. The dynamic freeze casting method to fabricate porous Ti scaffolds allowed the densification of porous scaffolds by minimizing the chemical contamination and structural defects. The densification process is distinctive for three reasons. First, the densification process is simple, because it requires a control of only one parameter (degree of densification). Second, it is effective, as it achieves mechanical enhancement and sustainable release of biomolecules from porous scaffolds. Third, it has broad applications, as it is also applicable to the fabrication of functionally graded porous scaffolds by spatially varied strain during densification.

Bioactive and mechanically reliable metal scaffolds have been fabricated through a method which consists of two processes, dynamic freeze casting for the fabrication of porous Ti, and coating and densification of the Ti scaffolds. The densification process is simple, effective and applicable to the fabrication of functionally graded scaffolds.

המצאה של מכאני מתכוונן ויו מתכת פיגומים עבור יישומים ביו

Biometal systems have been widely used for biomedical applications, in particular, as load-bearing materials. However, major challenges are high stiffness ...

Co-transplantation of Human Ovarian Tissue with Engineered Endothelial Cells: A Cell-based Strategy Combining Accelerated Perfusion with Direct Paracrine Delivery

Infertility is a frequent side effect of chemotherapy and/or radiotherapy and for some patients, cryopreservation of oocytes or embryos is not an option. As an alternative, an increasing number of these patients are choosing to cryopreserve ovarian tissue for autograft following recovery and remission. Despite improvements in outcomes among patients undergoing auto-transplantation of cryopreserved ovarian tissue, efficient revascularization of grafted tissue remains a major obstacle. To mitigate ischemia and thus improve outcomes in patients undergoing auto-transplantation, we developed a vascular cell-based strategy for accelerating perfusion of ovarian tissue. We describe a method for co-transplantation of exogenous endothelial cells (ExECs) with cryopreserved ovarian tissue in a mouse xenograft model. We extend this approach to employ ExECs that have been engineered to constitutively express Anti-Mullerian hormone (AMH), thus enabling sustained paracrine signaling input to ovarian grafts. Co-transplantation with ExECs increased follicular volume and improved antral follicle development, and AMH-expressing ExECs promoted retention of quiescent primordial follicles. This combined strategy may be a useful tool for mitigating ischemia and modulating follicular activation in the context of fertility preservation and/or infertility at large.

For some patients, the only option for fertility preservation is cryopreservation of ovarian tissue. Unfortunately, delayed revascularization undermines follicular viability. Here, we present a protocol to co-transplant human ovarian tissue with endothelial cells for utilization as a cell-based strategy combining accelerated perfusion with a direct paracrine delivery of bioactive molecules.

שיתוף השתלת רקמת השחלה האנושי עם תאי אנדותל מהונדסים: שילוב אסטרטגיה מבוסס תא מואצת זלוף עם מסירה ישירה Paracrine

Infertility is a frequent side effect of chemotherapy and/or radiotherapy and for some patients, cryopreservation of oocytes or embryos is not an option. ...

Immobilization of Live Caenorhabditis elegans Individuals Using an Ultra-thin Polydimethylsiloxane Microfluidic Chip with Water Retention

Radiation is widely used for biological applications and for ion-beam breeding, and among these methods, microbeam irradiation represents a powerful means of identifying radiosensitive sites in living organisms. This paper describes a series of on-chip immobilization methods developed for the targeted microbeam irradiation of live individuals of Caenorhabditis elegans. Notably, the treatment of the polydimethylsiloxane (PDMS) microfluidic chips that we previously developed to immobilize C. elegans individuals without the need for anesthesia is explained in detail. This chip, referred to as a worm sheet, is resilient to allow the microfluidic channels to be expanded, and the elasticity allows animals to be enveloped gently. Also, owing to the self-adsorption capacity of the PDMS, animals can be sealed in the channels by covering the surface of the worm sheet with a thin cover film, in which animals are not pushed into the channels for enclosure. By turning the cover film over, we can easily collect the animals. Furthermore, the worm sheet shows water retention and allows C. elegans individuals to be subjected to microscopic observation for long periods under live conditions. In addition, the sheet is only 300 &#181;m thick, allowing heavy ions such as carbon ions to pass through the sheet enclosing the animals, thus allowing the ion particles to be detected and the applied radiation dose to be measured accurately. Because selection of the cover films used for enclosing the animals is very important for successful long-term immobilization, we conducted the selection of the suitable cover films and showed a recommended one among some films. As an application example of the chip, we introduced imaging observation of muscular activities of animals enclosing the microfluidic channel of the worm sheet, as well as the microbeam irradiation. These examples indicate that the worm sheets have greatly expanded the possibilities for biological experiments.

Immobilization of Live Caenorhabditis elegans Individuals Using an Ultra-thin Polydimethylsiloxane Microfluidic Chip with Water Retention

A series of immobilization methods has been established to allow the targeted irradiation of live Caenorhabditis elegans individuals using a recently developed ultra-thin polydimethylsiloxane microfluidic chip with water retention. This novel on-chip immobilization is also adequate for imaging observations. The detailed treatment and application examples of the chip are explained.

קיבעון של אנשים חיים Caenorhabditis elegans באמצעות שבב Microfluidic של דקים ועומדים בטמפרטורות Polydimethylsiloxane עם החזקת מים

Radiation is widely used for biological applications and for ion-beam breeding, and among these methods, microbeam irradiation represents a powerful means ...

Growth of Human and Sheep Corneal Endothelial Cell Layers on Biomaterial Membranes

Corneal endothelial cell cultures have a tendency to undergo epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) after loss of cell-to-cell contact. EMT is deleterious for the cells as it reduces their ability to form a mature and functional layer. Here, we present a method for establishing and subculturing human and sheep corneal endothelial cell cultures that minimizes the loss of cell-to-cell contact. Explants of corneal endothelium/Descemet&#39;s membrane are taken from donor corneas and placed into tissue culture under conditions that allow the cells to collectively migrate onto the culture surface. Once a culture has been established, the explants are transferred to fresh plates to initiate new cultures. Dispase II is used to gently lift clumps of cells off tissue culture plates for subculturing. Corneal endothelial cell cultures that have been established using this protocol are suitable for transferring to biomaterial membranes to produce tissue-engineered cell layers for transplantation in animal trials. A custom-made device for supporting biomaterial membranes during tissue culture is described and an example of a tissue-engineered graft composed of a layer of corneal endothelial cells and a layer of corneal stromal cells on either side of a collagen type I membrane is presented.

This protocol describes the critical steps required to establish and grow corneal endothelial cell cultures from explants of human or sheep tissue. A method for subculturing corneal endothelial cells on membranous biomaterials is also presented.

צמיחת הקרנית של האדם והכבשים שכבות של תאי-על ביומטריה

Corneal endothelial cell cultures have a tendency to undergo epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) after loss of cell-to-cell contact. EMT is ...

Mitigation of Blood Borne Cell Attachment to Metal Implants through CD47-Derived Peptide Immobilization

The key complications associated with bare metal stents and drug eluting stents are in-stent restenosis and late stent thrombosis, respectively. Thus, improving the biocompatibility of metal stents remains a significant challenge. The goal of this protocol is to describe a robust technique of metal surface modification by biologically active peptides to increase biocompatibility of blood contacting medical implants, including endovascular stents. CD47 is an immunological species-specific marker of self and has anti-inflammatory properties. Studies have shown that a 22 amino acid peptide corresponding to the Ig domain of CD47 in the extracellular region (pepCD47), has anti-inflammatory properties like the full-length protein. In vivo studies in rats, and ex vivo studies in rabbit and human blood experimental systems from our lab have demonstrated that pepCD47 immobilization on metals improves their biocompatibility by preventing inflammatory cell attachment and activation. This paper describes the step-by step protocol for the functionalization of metal surfaces and peptide attachment. The metal surfaces are modified using polyallylamine bisphosphate with latent thiol groups (PABT) followed by deprotection of thiols and amplification of thiol-reactive sites via reaction with polyethyleneimine installed with pyridyldithio groups (PEI-PDT). Finally, pepCD47, incorporating terminal cysteine residues connected to the core peptide sequence through a dual 8-amino-3,6-dioxa-octanoyl spacer, are attached to the metal surface via disulfide bonds. This methodology of peptide attachment to metal surface is efficient and relatively inexpensive and thus can be applied to improve biocompatibility of several metallic biomaterials.

Presented here is a protocol for appending peptide CD47 (pepCD47) to metal stents using polybisphosphonate chemistry. Functionalization of metal stents using pepCD47 prevents the attachment and activation of inflammatory cells thus improving their biocompatibility.

הקלת הדם נישא תא מצורף שתלים מתכת באמצעות CD47 נגזר פפטיד אימוביליזציה

The key complications associated with bare metal stents and drug eluting stents are in-stent restenosis and late stent thrombosis, respectively. Thus, ...

Segmenting Growth of Endothelial Cells in 6-Well Plates on an Orbital Shaker for Mechanobiological Studies

Shear stress imposed on the arterial wall by the flow of blood affects endothelial cell morphology and function. Low magnitude, oscillatory and multidirectional shear stresses have all been postulated to stimulate a pro-atherosclerotic phenotype in endothelial cells, whereas high magnitude and unidirectional or uniaxial shear are thought to promote endothelial homeostasis. These hypotheses require further investigation, but traditional in vitro techniques have limitations, and are particularly poor at imposing multidirectional shear stresses on cells. 
One method that is gaining increasing use is to culture endothelial cells in standard multi-well plates on the platform of an orbital shaker; in this simple, low-cost, high-throughput and chronic method, the swirling medium produces different patterns and magnitudes of shear, including multidirectional shear, in different parts of the well. However, it has a significant limitation: cells in one region, exposed to one type of flow, may release mediators into the medium that affect cells in other parts of the well, exposed to different flows, hence distorting the apparent relation between flow and phenotype. 
Here we present an easy and affordable modification of the method that allows cells to be exposed only to specific shear stress characteristics. Cell seeding is restricted to a defined region of the well by coating the region of interest with fibronectin, followed by passivation using passivating solution. Subsequently, the plates can be swirled on the shaker, resulting in exposure of cells to well-defined shear profiles such as low magnitude multidirectional shear or high magnitude uniaxial shear, depending on their location. As before, the use of standard cell-culture plasticware allows straightforward further analysis of the cells. The modification has already allowed the demonstration of soluble mediators, released from endothelium under defined shear stress characteristics, that affect cells located elsewhere in the well.

This protocol describes a coating method to restrict endothelial cell growth to a specific region of a 6-well plate for shear stress application using the orbital shaker model.

פילוח הצמיחה של תאי אנדותל ב 6-באר צלחות על שייקר מסלולית למחקרים מכניים

Shear stress imposed on the arterial wall by the flow of blood affects endothelial cell morphology and function. Low magnitude, oscillatory and ...

A Microphysiological System to Study Leukocyte-Endothelial Cell Interaction during Inflammation

Leukocyte-endothelial cell interactions play an important role in inflammatory diseases such as sepsis. During inflammation, excessive migration of activated leukocytes across the vascular endothelium into key organs can lead to organ failure. A physiologically relevant biomimetic microfluidic assay (bMFA) has been developed and validated using several experimental and computational techniques, which can reproduce the entire leukocyte rolling/adhesion/migration cascade to study leukocyte-endothelial cell interactions. Microvascular networks obtained from in vivo images in rodents were digitized using a Geographic Information System (GIS) approach and microfabricated with polydimethylsiloxane (PDMS) on a microscope slide. To study the effect of shear rate and vascular topology on leukocyte-endothelial cell interactions, a Computational Fluid Dynamics (CFD) model was developed to generate a corresponding map of shear rates and velocities throughout the network. The bMFA enables the quantification of leukocyte-endothelial cells interactions, including rolling velocity, number of adhered leukocytes in response to different shear rates, number of migrated leukocytes, endothelial cell permeability, adhesion molecule expression and other important variables. Furthermore, by using human-related samples, such as human endothelial cells and leukocytes, bMFA provides a tool for rapid screening of potential therapeutics to increase their clinical translatability.

In this protocol, a biomimetic microfluid assay, which can reproduce a physiologically relevant microvascular environment and reproduce the entire leukocyte adhesion/migration cascade, is employed to study leukocyte-endothelial cell interactions in inflammatory disease.

מערכת מיקרופיזיולוגית לחקר אינטראקציה תאי לויקוציטים-אנדותל במהלך דלקת

Leukocyte-endothelial cell interactions play an important role in inflammatory diseases such as sepsis. During inflammation, excessive migration of ...