저자는이 프로젝트의 이전 반복에 기술적 공헌 가브리엘 AROM 마이클 Yeranosian에게 감사의 말씀을 전합니다. 이 프로젝트는 OREF 임상 과학자 교육 그랜트 (NL)에 의해 투자되었다, HH 리 외과 연구비 (NL), 재향 군인의 관리 BLR &amp; D 탁월성 평가 1 I01 BX00012601 (DM) 및 근골격계 이식 재단 젊은 연구자 상 (FP).

참고 : 모든 동물의 수술이 실험을 시작하기 전에 지역 수의학 직원과 동물 사용위원회에 의해 승인되었다. 전기 방사 된 폴리 카프로 락톤 비계의 1. 준비 <ol><li> w 10 %를 생성하는 1,1,1,3,3,3- 헥사 플루오로 -2- 프로판올의 과립 형태로 의료용 폴리 에스테르 말단 (ε 카프로 락톤)를 계량하고 용해 PCL 중합체 용액 w /. 균일 한 솔루션을 보장하기 위해 적어도 3 시간 동안 교반 판을 사용하여 솔루션 저어 보자. </li><li> PCL 솔루션을 Electrospin하는 발판 제조에 매우 정렬 된 PCL 섬유의 팔목을 만들 수 있습니다. <ol><li> 항상에 팬 화학 흄 후드에서 전기 방사 설치를 준비합니다. 이는 전압원, 모터 구동 수집 맨드릴, 및 진공 포트에 의해 구동되는 소스 PCL 용액에 대한 엔트리 포인트를 전기 방사에 대한 격리 된 진공 매체로서 역할을하고 갖는 것 큰 아크릴 상자로 구성되어있다. acryli를 청소C 상자 철저히 에탄올과 전기 방사 제품의 품질을 손상시킬 수있는 임의의 불순물을 제거하고 파라 필름 시트와 모든 표면을 커버. </li><li> 무딘와 10 ML의 주사기에 상기 용액의 부하 약 3 ㎖를 18 G, 1 ½ 인치 바늘을했다. 주사기를 위로 눌러 기포를 제거합니다. 프로그램 주사기 펌프에 잠금 솔루션을 제공합니다. 전압원 와이어 부착 아크릴 상자 외부에 관하여 ½ 인치의 바늘을 유지하면서 아크릴 상자에 작은 구멍을 통해 바늘을 삽입한다. </li><li> 매우 정렬 된 PCL 섬유의 집으로 30mm 회전 선반 맨드릴을 사용; 알루미늄 포일의 얇은 스트립 단단히 맨드릴을 커버. 약 15cm 거리에서 주사기 바늘 상자의 반대측에 상기 모터에 맨드릴 잠금. </li><li> 진공 포트에 플라스틱 호스를 삽입하고 흄 후드 진공 소스에 연결합니다. 진공 원을 켜고 뚜껑 아크릴 상자를 커버한다. </li><li> 에스외 2.5 ㎖ / HR 상기 프로그래머블 주사기 펌프의 주입 속도. 3,450 rpm에서 맨드릴을 운영하고 악어 클립을 사용하여 상자 외부의 바늘 끝으로 전압 소스의 양극 도선을 연결하는 모터의 전원을 켭니다. </li><li> PCL 용액의 주입이 시작되면, 전압 소스를 켜고 20 kV의 동작 전압을 설정합니다. </li><li> PCL 용액 0.5ml를으로부터 균질 커프를 만드는 12 분 동안 용액을 주입한다. 참고 : 평균적으로, 각 커프 3 ~ 4 층 비계의 총을 만드는 데 사용할 수있는 2 ~ 6 스트립 시트를 생성하기에 충분한 전기 방사 물질을 가지고있다. </li></ol></li><li> 레이저는 저 진공 설정, 10.0 keV의 착륙 전압, 6.4 mm 작동 거리, 및 3.0의 프로브 직경에서 작동 VersaLaser 커터 2.3에 여러 개의 작은 시트를 형성하기 위해 PCL 커프를 잘라. 주 :이 예에서, 컴퓨터 지원 설계는 X 35mm × 150 μm의 비계 1.5 mm 여러 장의 수득 커터를 지시하는 데 사용 된균등하게 15 % 세공 영역에 직경 150㎛의 구멍을 분산. </li><li> 플라즈마 이온 가속 PCL 표면의 친수성을 유도하기 위해 플라즈마 세정기를 이용하여 PCL 발판을 에칭. 450 mTorr로하고 치료를 높은 전력 (29.6 W)에서 30 초 동안 비계에 진공을 설정합니다. </li><li> 무균 환경에서 70 % 에탄올의 발판 목욕. </li><li> 코트 콜라겐 개별 지지체는 생체 내에서 세포 부착과 증식을 촉진한다. <ol><li> 4 ° C에서 1X PBS에서 9 : 1 : Purecol 콜라겐 3 ㎎ / ㎖ 표준 용액, 10 배 PBS 0.1 N NaOH를 하나의 2.5 무​​균 용액 (8)을 희석하여 콜라겐 코팅 용액을 만듭니다. 균질 용액을 완전히 혼합되도록. </li><li> 코트 개별 1.5 mm X 35mm X 상기 콜라겐 용액의 박층 막으로 150 μm의 발판. 무균 환경에서 24 시간 동안 건조시킵니다. </li></ol></li><li> 5-0 Vicryl 봉합사를 사용하여 스택과 네 개의 개별 1.5 mm X 35mm X 150 μm의 발판을 부착Krackow가 주입을위한 준비가 최종 0.6 mm 두께, 다층, 콜라겐 코팅 발판을 만들 스티치 사용. </li></ol> 2. 쥐 수술 프로토콜 <ol><li> 흡입 챔버에서 래트를 배치하고 2 L / 분으로 산소 2 % 이소 플루 란을 전달하여 마취를 유도한다. 쥐를 확인하는 것은 적절 발을 뒷다​​리에 압력을 가하지하고 응답을 평가하여 마취. </li><li> 비 멸균 다시 테이블에서 피하 25 ㎎ / ㎏ 암피실린 및 0.03 ㎎ / ㎏ 부 프레 노르 핀을 주입. </li><li> 눈 안과 연고를 적용합니다. 수술 뒷다리에서 모피를​​ 클립과 세 클로르헥시딘의 교류 스크럽 70 % 에탄올로 수술 부위를 예비 학교. </li><li> 저체온증을 방지하기 위해 가열 패드, 수술대에 쥐를 전송합니다. 보안 코 콘, 그리고, 2 L / min의 산소에 2 % 이소 플루 란과 절차를 통해 전달 코 콘 마취를 유지한다. 노출 수술 사지를 떠나, 균 방식으로 드레이프. </li><li&gt; 수술을 시작하기 전에, 먼저 발 압력을 뒷다리에 대한 응답의 부족으로 적절한 마취를 확인합니다. </li><li> 슬개골의 수준에 중심을 무릎에 2cm 긴 수직 절개 내측을 확인합니다. 절개 무릎 위에 중심 될 때까지 옆으로 피부를 집어 넣으십시오. </li><li> 바로 슬개골 내측에 절단 및 대퇴사 두근과 원위 경골 결핵의 슬개 건 삽입의 수준으로 musculotendinous 접합의 수준에 근접하게 확장하여 내측 슬개골 arthrotomy를 만들기 위해 메스를 사용합니다. 슬개골 또는 대퇴사 두근 힘줄을 잘라 않도록주의하십시오. </li><li> 슬개 건에 불과 측면 무릎 캡슐을 통해 1cm 세로 절개를함으로써 측면 출시 슬개골. </li><li> 무릎이 확장되어 있는지 확인합니다. 미세 가위를 가지고 내측하는 측면에서 슬개골 아래를 통과. 신근기구 양쪽로 번역 될 수 있도록 위를 몇 번 확산. </li><li> t을 휘어 동안그 무릎, 무릎 관절의 내부를 노출시키기 위해 측방 슬개골 번역. 과간 노치와 대퇴골의 명확한 시각화를 확인합니다. 메스를 사용하여 노치에서 ACL과 PCL을 가로로 쪼개다. </li><li> 1.6 mm의 K-와이어로드 파워 드릴. 과간 노치에서 ACL 기원에 K 와이어 팁을 놓습니다. superolaterally 드릴과 메스에 필요한 모든 연부 조직을 제거, 대퇴골의 측면 측면에서 출구 지점을 시각화. 이식에 대한 명확한 통행을 보장하기에 몇 시간에서 K-와이어를 전달합니다. </li><li> 경골 고원에 ACL 공간에 K-와이어를 놓습니다. anterolaterally 드릴과 전 외측 경골 근위부에 종료 지점을 시각화. K-와이어 경골 나오는 지점이 완전히 가시화 될 수 있도록 필요에 따라 부드러운 조직을 취소 메스를 사용합니다. </li><li> 대퇴골 터널을 통해 (이상적으로 더 이상 2보다 인치) 단축 키스 바늘을 전달합니다. K의 눈을 통해 그라프의 한쪽 끝에서 두 봉합 단부 스레드eith 바늘. 대퇴 터널을 통해 이식의 한쪽 끝을 당겨 바늘을 사용합니다. </li><li> 경골 터널을 통해 이식의 다른 쪽 끝을 전달하는 이전 단계를 반복합니다. </li><li> 그림 8 자 스티치와 골막 또는 다른 부드러운 주변 조직에 이식의 대퇴골 끝을 부착하기 위해 4-0 Vicryl 봉합사를 사용합니다. 수동 장력 확장의 무릎에 이식. 그림 8 자 스티치와 골막 또는 다른 부드러운 주변 조직에 이식 경골 끝을 붙입니다. </li><li> 그림 8 자 스티치 과거의 각 끝에 1-2 mm로두고, 양쪽 끝 초과 이식을 잘라 가위를 사용합니다. </li><li> 무릎을 확장 및 슬개골을 줄일 수 있습니다. 4-0 vicryl을 사용하여, 슬개골의 외측 아 탈구를 방지, 내측 관절낭을 닫습니다 단일 그림 8 자 스티치를 배치합니다. </li><li> 기본 근육을 봉합하지 않도록주의, 실행 표피 하 5-0 Monocryl 또는 Vicryl 봉합사로 피부를 닫거나 피부가 폐쇄되면 눈에 보이는 봉합있다. </li><li> 인제피하 부 프레 노르 핀과 CT 쥐 수술 후 삼일의 총 매 12 시간. 주입시 어떤 배수 수술 부위 나 상처 열개를 확인합니다. 파행과 붓기는 수술 후 처음 몇 일 정상, 그러나 신속하게 수의학 직원들과 함께 어떤 수술 후 문제를 해결. 수술 절개 부위가 완전히 치유 될 때 동물은 수술 후 이주에서 사회 주택으로 복귀 할 수있다. </li></ol> 3. 데이터 수집 프로토콜 <ol><li> 희생 이때, 개흉술이어서 CO 2 밀폐 챔버 내에서 개별적으로 쥐 질식. </li><li> 고관절에서 분리하여 외과 적 재구성과 반대측 사지를 모두 수확. <ol><li> 복원 된 사지를 들어, 만 대퇴골, 경골 및 이식을 분리하는 미세 절개하여 후방 십자 인대 수술 중단 기본 ACL에서 잔존물을 포함한 모든 연부 조직을 제거합니다. </li> &lt;리&gt;는 반대측 사지를 들어, 기본 ACL을 제외한 모든 연부 조직뿐만 아니라 미세 절개에 의한 대퇴골과 경골을 제거합니다. </li><li> 대퇴골 그라프 경골 단지의 각 끝에서 뼈의 ¾에 1cm 남기고 모두 제거 할 때에는 드레 멜으로 회전 도구를 사용합니다. </li><li> 이 과정과 생체 역학 테스트를 통해 정기적으로 자주 거짓 결과를 변경할 수있다 수확 무릎의 탈수를 방지하기 위해 생리 식염수와 인대 영역을 스프레이. </li></ol></li><li> 조직 학적 분석을 위해 48 시간 동안 25 ℃에서 각각 4 % 파라 포름 알데히드 용액에서 각 무릎을 고정한다. 다음으로, 전체에 대한 탈회 Immunocal 시약 용액 무릎 잠수함; 이 과정은 샘플의 석회화 내용에 따라 달라집니다 5 일까지 걸릴 수 있습니다. 샘플 품질이 저하 될 수 있습니다 불완전 탈회 등의 진행 상황을 평가하기 위해 매일 각각의 샘플을 확인합니다. 원하는대로, 절편 수행, 슬라이드 장착하고, 염색이 완료되면. </li><li> Perform 생체 역학 테스트는 조직 설계 인대의 기능적 능력을 평가합니다. <ol><li> 개별적으로 각 뼈의 골단의 주위에 28 G 아연 도금 강철 와이어를 배치하여 대퇴골과 경골을 고정합니다. 이것은 뼈보다는 관심 인대에서 시료의 인장 조기 장애 부정확 생체 역학 테스트 데이터를 방지하는 것이다. </li><li> 냄비 크릴 레이트 (PMMA) 골 시멘트의 혼합물에 대퇴골. 이렇게하려면 두 개의 시멘트 성분을 혼합하고 즉시 완전히 자유롭게 돌출 골단과 연결된 인대와 시멘트 냄비에 뼈의 골간을 감싸는 금속으로 대퇴골을 확보하기 위해 점성 혼합물을 사용합니다. 자연 자유 라디칼 중합이 점차 밀가루 반죽 재료로 결국 고체 강화 된 매트릭스에 혼합 점성 구성 요소를 변환 할 수 있습니다. 참고 :이 프로세스는 몇 분 정도 걸립니다 수동으로 만든 루스의 온도를 평가하여 모니터링 할 수 있습니다나머지 시멘트; 온도가 일시적으로 발열 중합 반응 동안 증가 물질이 응고 후 RT로 가라 앉을 것이다. </li><li> 이상적인 기계적 시험 20 ° 굴곡에서 무릎 인대를 유지하면서 제외하고, 경골을 확고히하기위한 위와 같은 과정을 반복합니다. </li><li> 인장 시​​험 장치에 접합 대퇴골 - 경골 그래프트 착체를 장착하고 실패 장력의 시작으로부터 시간의 함수로서 기록 하중과 변위를 준비한다. 이 예에서는 1 KN 로드셀 인스 트론 모델 5564를 사용 하였다. </li><li> 사전 장력은 0.5 N / 분의 램프 속도에서 2 N 그래프트하고 0.5 mm / 초의 변형 속도로 실패 그래프트 테스트. 이 과정에서 인대가 중간 물질에 실패되어 있고 뼈 대퇴골과 경골이 안전한지 및 조기 부정확 시험 인대의 생 역학적 특성을 평가 할 수있는, 실패하지 않도록주의. </li><li> 생성 된 하중 - 변위를 사용하여곡선은 시험 인대 실패 부하 및 강성을 계산. </li></ol></li></ol>

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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.

ACL 부상은 현 시점에서 재구성에 대한 제한 옵션 정형 외과 스포츠 수술의 일반적인 조건입니다. 생체 내에서 재생을 허용 ACL에 대한 적절한 대체 조직 공학을 개발하기 위해, 적절한 동물 모델이 요구된다. 흉선 쥐에서 전방 십자 인대 재건술의 재현 모델을 사용하여 생체 내 주입 같이 본 연구에서는 생분해 설계 이식의 제조는 설명한다. 이 모델은 세포 이식하고 통합하는 성장 인...

전방 십자 인대 (ACL) 파열은 무릎 하나의 가장 일반적인 인대 부상 중 하나입니다. 파열 ACL의 수술 개입없이 치유 할 수없는 때문에, 일상 생활뿐만 아니라 스포츠에 참여의 활동에 제한은 매년 억 달러 (3)의 추정 비용으로, 매년 2 수술을 175,000 명 이상의 환자를 구동한다. 현재, 이식 또는 동종 이식 건 중 하나는 인대 재건술에 사용됩니다. 높은 성공률 모두 이식과 동종 이식 교체로 달성 될 수 있지만, 심각한 합병증이 복원 옵션 4와 연결되어 있습니다. 이식 조직은 특히 재 파열 또는 멀티 인대 손상의 경우에, 공여부의 이환율과 관련된 공급에 제한됩니다. 한편, 동종 이식 조직 지연된 그래프트 통합 불리한 염증 반응, 이론적 감염성 위험 및 제한 좌제와 링크LY 5. 합성 비 분해성 이식은 1970 년대와 1980 년대에 개발되었지만 조기 이식 파열, 이물 반응, 골 용해 및 활액막염 (6)에 의해 방해되었다. 이러한 심각한 문제의 결과로서, 미국에서의 임상 사용할 수있는 합성 이식은 현재 존재하지 않는다. 때문에 기존의 이식 옵션 및 생물학, 공학, 재생 의학의 최근의 발전에 이러한 제한, ACL 이식을위한 조직 설계 솔루션에 큰 관심이 있었다. 현재 조직 공학 전략 영구 합성 재료 주입 7과 관련된 제한을 회피하면서 호스트 조직 내 증식을 허용하는 생물 분해성 및 합성 물질을 사용한다. 폴리 카프로 락톤 (PCL)는 FDA가 접착 장벽을 포함한 의료 분야의 다수의 승인과 8 드레싱 감겨 생분해 성 고분자, 즉 U를했습니다혈관, 뼈, 연골, 신경, 피부, 식도 조직 공학 5,9-16 포함한 다양한 애플리케이션에 나오지. 바람직한 생체 적합성, 상대적으로 긴 생체 내 반감기, 충분한 기계적 강도, 높은 탄성 조직 공학에서의이 중합체의 인기에 기여한다. 상처 치유의 쥐 모델에서 이식 전기 방사 PCL은 비 면역 원성 및 이상 반응 (13)없이 지방 조직으로 통합하는 것으로 나타났다. 전기 방사 된 PCL의 SEM 이미지는도 1에 도시된다. 크고 작은 동물 모델에서 현재 FDA 규제 기준, 유효성과 안전성으로 미국에서 임상 시험에 이동 PCL 또는 기타 설계 ACL 이식을 위해 필요한 것입니다. 또한, 생체 내 조건은 종종 시험관 조직 설계 ACL 이식의 특성을 보강 할 수 있습니다. 굴곡 digitor와자가 전방 십자 인대 재건술의 쥐 모델음 longus 건은 이전에 기본 ACL이 절단 대퇴 및 경골 터널을 뚫고하고, 이식이 통과하고 봉합 17-22로 제 위치에 고정 된 한에서, 기술되었다. 이 논문에서는 설계 ACL 교체의 평가보다는 이식 기반 재건 (그림 2)이 모델의 변형 예를 설명한다. 많은 동물 모델은 인대 조직 공학을 위해 존재하지만, 래트는 여러 이유로 큰 모델에 비해 유리하다. 이러한 장점은 쉽게 사육 및 처리, 적은 수의 윤리적 고려 사항 및 비용 절감의 17, 23 등이 있습니다. 또한, 쥐 모델 연골, 힘줄, 뼈 조직 공학 (24)를 포함하여 정형 조직 재생을위한 모델로서 광범위하게 사용되어왔다. 특히, 흉선 누드 쥐 최종 주입 O를 허용, 세포 매개 성 면역 반응 (25)의 부족으로 인해 선택되었다이 모델 F 이종 도너 세포는 또한 미래의 설계 그래프트 향상시킬. 이 방법의 논문에서는 전방 십자 인대 재건술의 흉선 쥐 모델의 제조 및 무 세포의 수술 주입, 생분해 성 고분자 이식에 대해 설명합니다.

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

athymic rat model for evaluation of engineered anterior cruciate ligament grafts

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

하나의 외과 의사 92 쥐 수술의 우리의 경험에 의하면, 상처의 완료에 절개에서 수술 시간을 의미하는 것은 4.7 분, 표준 편차, 16.9 분이었다. 희생의 시점에서, 쥐 356 ± 23g의 무게. 모든 쥐들이 수술을 허용하고, 합병증을 경험하지. 즉시 수술 후, 쥐가 수술 말단에 무게를 견딜 언급,하지만 약간의 미약을 전시했다. 일주함으로써 수술 후 모든 쥐없이 감지 할 수있을 정도의 미약으로 ambulating했다. ?...

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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.

엔지니어링 전방 십자 인대 이식의 평가 흉선 쥐 모델

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 조회수.  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.

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

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

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

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

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

외과 검색, 분리 및<em&gt; 체외</em&gt; 조직 공학 응용 프로그램에 대한 인간의 전방 십자 인대에서 파생 된 세포의 확장

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

연구

생체공학

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.

운동 조건의 혈청을 이용한 인대 구조의 치료 : 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, ...

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

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

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

사용자 지정 외부 Fixator를 안정화 하는 쥐에서 안정적이 고 재현 가능한 크기의 중요 한 단편 대 퇴 결함 모델

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

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

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

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

쥐에서 양측 슬 개 골 힘 줄 부상 모델에서 줄기 세포 치료의 평가

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

의학

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

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

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

래트 무릎의 순환 로딩 유도 관절내 연골 병변 모델을 생성하기 위한 비침습적 방법

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

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

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

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

전층 연골 결손의 쥐 모델 개발 및 평가

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

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

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

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

쥐 모델에 최적화 된 구조를 가진 Electrospun 혈관 이식 술의 이식

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

생물학

비침습적 전방십자인대 손상 및 수술이 생쥐의 프로테아제 활성에 미치는 영향

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

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

저자 스포트라이트: 골관절염 진행에 대한 전방십자인대 손상의 초기 사건 및 장기 효과 조사

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

비침습적 압박 유도 전방 십자인대(ACL) 손상 및 생쥐의 프로테아제 활성에 대한 생체 내 이미징

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

엔지니어링 전방 십자 인대 이식의 평가 흉선 쥐 모델

요약

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외과 검색, 분리 및

운동 조건의 혈청을 이용한 인대 구조의 치료 : Translational Tissue Engineering Model

사용자 지정 외부 Fixator를 안정화 하는 쥐에서 안정적이 고 재현 가능한 크기의 중요 한 단편 대 퇴 결함 모델

쥐에서 양측 슬 개 골 힘 줄 부상 모델에서 줄기 세포 치료의 평가

래트 무릎의 순환 로딩 유도 관절내 연골 병변 모델을 생성하기 위한 비침습적 방법

전층 연골 결손의 쥐 모델 개발 및 평가

쥐 모델에 최적화 된 구조를 가진 Electrospun 혈관 이식 술의 이식

비침습적 압박 유도 전방 십자인대(ACL) 손상 및 생쥐의 프로테아제 활성에 대한 생체 내 이미징

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