Tri-слоистых электропрядения имитировать Родные Артериальная Архитектура использованием поликапролактон, эластин и коллаген: Предварительное исследование

Резюме

Целью данного исследования было имитировать родную три слоистой архитектуры артериальной стенки. Чтобы достичь этого, электропрядения работал с использованием 3-1 (вход-выход) сопла и смеси поликапролактон, эластина и коллагена.

Аннотация

На протяжении родной артерии, коллагена и эластина, играют важную роль, обеспечивая механическую позвоночника, предотвращения разрыва сосуда, а также содействие восстановлению под пульсирующие деформаций. Целью данного исследования было имитировать структуру родного артерии изготовления многослойных electrospun трубопровод состоит из поли (капролактона) (PCL) с добавлением эластина и коллагена со смесями 45-45-10, 55-35 - 10, 65-25-10 PCL-ЭЛАС-COL продемонстрировать механических свойств свидетельствует о родном артериальной ткани, оставаясь при этом способствует регенерации тканей. Всего трансплантатов и отдельные слои были проанализированы с использованием одноосного тестирование на растяжение, динамической податливости, шовный удержания, а также прочность на разрыв. Соответствие результатов показал, что изменения в средней / медиальный слой изменилось общее поведение трансплантата с целыми трансплантата значения соответствия в пределах от 0,8 - 2,8% / 100 мм рт.ст., в то время одноосном результаты показали средний диапазон модуля 2,0 - 11,8 МПа. Оба модуля и соответствие данных, отображаемых значений в пределах родной артерии. Математическое моделирование был реализован, чтобы показать, как изменения в слое жесткость влияет на общее окружное напряжение стены, а так же дизайн помощи для достижения лучших механических сочетание материалов. В целом, результаты показали, что трансплантат может быть разработан, чтобы имитировать три-слоистую структуру путем изменения свойств слоя.

протокол

1. До электропрядения, коллаген, от 6 месяцев бычьего кориума, должны быть извлечены при помощи уксусной кислоты основан процесс. Это извлеченный коллаген затем очищают путем последующей серии роспусков, осадки, и диализа. После коллаген лиофилизированный, электропрядения процесс может начаться.
2. Три материалы массированные: поликапролактон (PCL), эластина (ЭЛАС) и коллагена (СЖ). Эти материалы будут отдельно, растворенных в 1,1,1,3,3,3 гексафтор-2-пропанол (HFP, TCI Америки) в концентрации 100 мг / мл, 200 мг / мл и 70 мг / мл, соответственно.
3. Материалы смешиваются в пяти различных флаконов сцинтилляционных на объемные отношения 98-2-0 PCL-ЭЛАС-COL (интимы), 45-45-10, 55-35-10, 65-25-10 и PCL-ЭЛАС-COL (СМИ), и 70-0-30 PCL-ЭЛАС-COL (адвентиции).
4. Для одноосных тестирование на разрыв и индивидуального тестирования соответствия слоя, каждый из материалов индивидуально electrospun, а многослойная сосудистых трансплантатов для взрыва, шовный удержания, а также проверки на соответствие были electrospun от 3 до 1 конфигурации. Одноосное растяжение леса тестирования были плоскими и прямоугольными (2,5 см в ширину х 10,2 см х 0,3 см толщиной) с диаметром 2 мм оправки используется для electrospin отдельные слои и многослойные трансплантаты были слишком малы для штамповки образцов.
5. Для индивидуальных и многослойные электропрядения, растворы полимеров были загружены в пластиковых 3 мл шприца Becton Dickinson с 18 Gage тупым кончиком иглы, и помещали на шприцевой насос со скоростью диспансера множество. Индивидуальные электропрядения ставки были установлены по 4 мл / ч, в то время как многослойные ставки электропрядения менялись в зависимости от перехода и слой. Расход и объемы были как таковой: интиме был electrospun со скоростью 4 мл / час и объемом 0,5 мл последующим переходом сочетания обоих интимы и медиальной шприцы по 0,2 мл на 2 мл / ч каждый. Интимы шприц только тогда выключайте и медиального слоя было разрешено спина для 0,6 мл в 4 мл / ч следует переход между СМИ и адвентиции по 0,2 мл раствора полимера в 2 мл / ч каждый. Наконец, средства массовой информации была остановлена ​​и адвентиции было разрешено спина для 0,4 мл на 4 мл / час.
6. Все образцы были сшитые в 50 мМ EDC в течение 18 часов до начала каких-либо испытаний ^1.
7. Одноосное растяжение тестирование проводилось на шести образцах из одного листа electrospun гидратированных в PBS в течение 24 часов. "Собачья кость» формы образцы перфорированных от ковриков electrospun и проходит проверку на МТС Bionix 200 тестирование системы с 100 Н датчика нагрузки и расширение скоростью 10,0 мм / мин. Пик напряжения, модуль и удлинение при разрыве были рассчитаны с использованием TestWorks версии 4.
8. Шовный удержания Тестирование проводилось по шести 2 мм внутренний диаметр трубчатых образцов из шести различных трансплантатов electrospun, смоченные в PBS в течение 24 часов при 37 ° C, на МТС Bionix 200 тестирование системы с 50 N тензодатчика (MTS Systems Corporation) и расширение скоростью 150,0 мм / мин в соответствии с прямо по процедуре, описанной в Американский национальный институт стандартов ^2. 5-0 коммерческих PDS II фиолетовый мононити шов был помещен 2 мм от конца образца и продлен до шва вытащил через трансплантат. Пиковая нагрузка была зафиксирована в граммах силы использованием TestWorks версии 4.
9. Тестирование прочность на разрыв был проведен на шести образцах из шести различных трансплантатов electrospun. Съемки труб, 2-3 см в длину, были гидратированных в ФБР, оснащенные более 1,5 мм, диаметр соски прилагается к устройству, и закрепляется 2-0 шелковые нити. Воздух был введен в систему, увеличивая давление на уровне 5 мм рт.ст. / с до взрыва трубы 2. Результаты представлены как давление в мм рт.ст., при котором разрыв трубы.
10. Динамическое соответствие был определен в течение шести 2 мм внутренний диаметр трубчатых трансплантатов, взятых из шести различных трансплантатов electrospun в длину 3 см под моделируемых физиологических условиях. Как отдельные слои и многослойные трубчатые конструкции были electrospun и протестированы на тех же условиях. Образцы были проверены в интеллектуальных тканевой инженерии с помощью механической стимуляции (шт.) Биореактор разработан рост тканей Технологии заполнены PBS при температуре 37 ° C. Биореакторе при условии, 1Гц изменения давления циклические к внутренней части трансплантата, где три различных уровнях давления 90/50, 120/80, 150/110 мм рт.ст. и систолическое / диастолическое были исследованы ^{2, 3.}

Представитель Результаты

Когда электропрядения протоколы выполнены правильно, конечный продукт должен быть мягким, бесшовные трубы с не первые признаки отслоения между слоями. При одноосных испытаниях на растяжение, прочность на разрыв тесты, тесты шовный сохранение и соблюдение испытания проводятся, результаты следует указать, что, как медиальной жесткости слоя увеличивается, с уменьшением количества эластина, связанных механических свойств должна продемонстрировать жесткую трубку.

Обсуждение

Наиболее критическая часть данного исследования является электропрядения процесса. При использовании 3-1 ввода-вывода сопла, изогнуты и потерь заряда может произойти. Если это произойдет, напряжения, связанного с полимером, который вращается снизится вызывая сварные, «мокрые» волокон...

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
Polycaprolactone	Sigma-Aldrich
Elastin	Elastin Products Company
Collagen
Acetic Acid	Fisher Scientific
Sodium Chloride	Fisher Scientific
TRIS	Fisher Scientific
6 L Avanti J-HC Centrifuge	Beckman Coulter Inc.
1,1,1,3,3,3 hexafluoro-2-propanol	TCI America
3 ml Becton Dickinson Syringe
CZE1000R Rack Mount Power Supply	Spellman
High-Pressure Syringe Pump	Cole-Parmer
1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide	Pierce, Thermo Scientific
70 % ethanol	Sigma-Aldrich
ImageTool 3.0 software	Shareware provided by UTHSCSA
Scanning Electron Microscope	Carl Zeiss, Inc.
MTS Bionix 200 testing system	MTS Systems Corp.
TestWorks version 4
Intelligent Tissue Engineering via Mechanical Stimulation (ITEMS) Bioreactor	Tissue Growth Technologies