Name: athymic rat model for evaluation of engineered anterior cruciate ligament grafts
Uploaded: 2015-03-26T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 32 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Athymic Rat Model for Evaluation of Engineered Anterior Cruciate Ligament Grafts at JoVE.com

Yazarlar, bu projenin daha önceki yineleme kendi teknik katkılarından dolayı Gabriel AROM ve Michael Yeranosian teşekkür etmek istiyorum. Bu proje OREF Klinisyen Bilim Adamı Yetiştirme Grant (NL) tarafından finanse edildi, HH Lee Cerrahi Araştırma Bursu (NL), Gaziler İdaresi BLR &amp; Ge Merit Değerlendirme 1 I01 BX00012601 (DM) ve Kas-İskelet Nakli Vakfı Genç Araştırmacı Ödülü (FP).

NOT: Tüm hayvan deneyleri ameliyatları başlamadan önce yerel veteriner personeli ve hayvan kullanımı komitesi tarafından onaylanmıştır. Electrospun Polikaprolakton iskelelerinin hazırlanması 1. <ol><li> A% 10 oluşturmak için 1,1,1,3,3,3-heksafluoro-2-propanol içinde granül halinde tıbbi sınıf esteri sona poli (ε-kaprolakton) tartılır ve çözünmesi PCL polimer çözeltisi ağırlık /. Homojen bir çözelti sağlamak için, en az 3 saat süreyle bir karıştırma plakası kullanılarak çözelti kaynamaya bırakılır. </li><li> PCL çözüm Electrospin iskele imalatı için son derece uyumlu PCL liflerin bir manşet oluşturmak için. <ol><li> Her zaman üzerinde fan ile bir kimyasal davlumbaz elektrospinning kurulum hazırlayın. Bu, bir gerilim kaynağı, motorlu toplama mandrel ve bir vakum portu tarafından tahrik edilen bir kaynak, PCL çözeltisi için giriş noktaları elektro işlemi için izole edilmiş bir vakum ortamı olarak hizmet etmek ve var olan büyük bir akrilik bir kutudan kutudan oluşmaktadır. Akrilik temizleyinc kutusu iyice etanol ile ve electrospun ürünün kalitesini bozabilir herhangi kirleri çıkarmak için Parafilm levhalar ile tüm yüzeyleri örtün. </li><li> Bir küt bir 10 ml şırınga yukardaki çözelti yük, yaklaşık 3 mi 18 g, 1 ½ inç iğne sona erdi. Şırınga yukarı iterek hava kabarcıklarını çıkarın. Programlanabilir şırınga pompası içine Kilit çözüm. Gerilim kaynağı tel takılması için akrilik kutunun dışında ½ iğne inç bırakarak akrilik kutuya küçük bir delikten iğne takın. </li><li> Çok hizalanmış PCL elyaflar için toplayıcı olarak 30 mm dönen torna mandrelini kullanın; alüminyum folyodan oluşan ince bir şerit ile sıkıca mandrel kapsamaktadır. Yaklaşık 15 cm uzakta şırınga iğnesi kutusunun karşı tarafında motora mandrel kilitleyin. </li><li> Vakum portuna plastik hortum takın ve davlumbaz vakum kaynağına bağlayın. Vakum kaynağı açın ve bir kapak ile akrilik kutusu kapağı. </li><li> Sve 2.5 ml / saat programlanabilir şırınga pompa infüzyon hızı. 3,450 rpm&#39;de mandrel işletmek ve bir timsah klibi kullanarak kutunun dışında iğne ucu gerilim kaynağının pozitif kurşun takmak için motorun açın. </li><li> PCL çözümünün infüzyon başladıktan sonra, gerilim kaynağı açmak ve bir 20 kV çalışma gerilimi ayarlanır. </li><li> PCL çözeltisi, 0.5 ml, homojen bir manşet oluşturmak için 12 dakika boyunca solüsyon infüzyonu. Not: Ortalama olarak, her bir kol ağzı üç ya da dört-katmanlı yapı iskeleleri bir toplam oluşturmak için kullanılabilecek iki altı şerit levha oluşturmak için yeterli electrospun malzemesine sahiptir. </li></ol></li><li> Lazer düşük vakum ayarı, 10.0 keV iniş gerilimi, 6.4 mm çalışma mesafesi ve 3.0 prob çapında işletilen bir VersaLaser Kesici 2.3 birden fazla küçük yaprak oluşturmak için PCL manşet kesti. NOT: Bu örnekte, bir bilgisayar destekli tasarım x 35 mm x 150 mm iskeleleri ile 1.5 mm arasında birden fazla yaprak elde etmek için kesici talimat için kullanılaneşit% 15 gözenek alanı 150 mikron çaplı delikler dağıttı. </li><li> Plazma iyon ivme ile PCL yüzeyinin hidrofilikliğinin ikna etmek için bir plazma temizleyici kullanarak PCL iskeleleri etch. 450 mTor ve tedavi yüksek güç (29.6 W) 30 saniye iskeleleri vakum ayarlayın. </li><li> Steril bir ortamda% 70 etanol içinde iskeleleri batırın. </li><li> Coat kollajen ile bireysel iskeleleri in vivo hücre yapışmasını ve çoğalmasını kolaylaştırmak için. <ol><li> 4 ° C&#39;de 1x PBS, 9: 1: Purecol kollajen 3 mg / mL standart solüsyon, 10x PBS ve 0.1 N NaOH 1 2.5 steril çözelti 8 seyreltilmesiyle kollajen kaplama çözeltisi oluşturur. Çözelti homojenliği sağlamak için iyice karıştırın. </li><li> Kaplama tek 1,5 mm x 35 mm x, yukarıdaki kolajen çözeltisi, bir ince tabaka filmi ile 150 um iskeleleri. Steril bir ortamda 24 saat kurumasını bekleyin. </li></ol></li><li> 5-0 Vicryl sütür kullanarak, yığın ve dört ayrı 1,5 mm x 35 mm x 150 mm iskeleler tutturmakBir Krackow implantasyon için hazır bir son 0.6 mm kalınlığında, çok katmanlı, kolajen kaplı iskele oluşturmak için dikiş kullanılmıştır. </li></ol> 2. Sıçan Cerrahi Protokolü <ol><li> Inhalasyon odasında sıçan yerleştirerek ve 2 L / dk oksijen ile% 2 izofluran sunarak anestezi neden olur. Sıçan onaylayın yeterince ayak hind basınç uygulayarak ve herhangi bir yanıt değerlendirilmesi anestezi uygulandı. </li><li> Non-steril arka masada, deri 25 mg / kg ampisilin ve 0.03 mg / kg buprenorfin enjekte. </li><li> Gözleri oftalmik merhem sürün. Operatif arka bacak kürk Klip ve üç klorheksidin alternatif scrubs ve% 70 etanol ile cerrahi siteyi hazırlık. </li><li> Hipotermi önlemek için ısıtılmış bir pad üzerinde, ameliyat masasına sıçan aktarın. Güvenli burun konisi ve 2 L / dk oksijen içinde% 2 izofluran ile prosedür aracılığıyla teslim burun konisi anestezi korumak. Maruz kalan ameliyat uzvu bırakarak, steril bir şekilde örter. </li><li&gt; Cerrahi başlamadan önce, ilk olarak ayak basıncını hind bir yanıt eksikliği ile yeterli anesthetization onaylayın. </li><li> Patella düzeyinde merkezli diz 2 cm uzunluğunda dikey kesi medial, emin olun. Kesi diz üzerine merkezli kadar yanal cildi geri çekin. </li><li> Sadece patella medial kesme ve kuadriseps ve distal tibia tubercule üzerinde patellar tendon ekleme seviyesine Musculotendinous kavşak seviyesine proksimale uzanan bir medial parapatellar artrotomi yapmak için bir neşter kullanın. Patellar veya kuadriseps tendon kesmek için değil dikkat edin. </li><li> Patellar tendon sadece lateral diz kapsülü ile 1 cm dikey kesi yaparak yanal Yayın patella. </li><li> Diz uzatılmış olduğundan emin olun. İnce bir makas alın ve lateralden mediale doğru patella altında geçmektedir. Ekstansör mekanizması iki tarafında tercüme edilebilir, böylece makas birkaç kez yayıldı. </li><li> T esneme sırasındaO diz, diz ekleminin iç maruz yanal Patellayı çevirmek. Interkondiler çentik ve femur kondillerin açık görselleştirme olun. Bir neşter kullanarak, çentik ACL ve PCL transect. </li><li> 1.6 mm&#39;lik K-teli ile yük güç matkap. Interkondiler çentik ACL kökeni k-tel ucunu yerleştirin. Superolaterally delmek ve bir neşter gibi gerekli her türlü yumuşak doku çıkarılması, femur lateral üzerindeki çıkış noktasını görselleştirmek. Greft için açık geçiş sağlamak için ve bir kaç kez dışarı k-teli geçirin. </li><li> Tibia plato ACL ayak izi k-teli yerleştirin. Anterolateralinde Matkap ve anterolateral proksimal tibia üzerindeki çıkış noktasını görselleştirmek. K-telli tibia çıkar nokta tam görüntülenmiştir böylece gerekli yumuşak doku temizlemek için neşter kullanın. </li><li> Femur kemik tünelden (ideal olarak en fazla 2 santim uzunluğunda) kısaltılmış Keith iğne geçirin. K gözünden greft bir ucundan iki ameliyat dikiş ipliği ucu Konueith iğne. Femoral tünelden greft bir ucunu çekin iğne kullanın. </li><li> Tibia tünelden greft diğer ucunu geçmek önce adımı tekrarlayın. </li><li> Bir figür sekiz-dikiş ile periost veya diğer yumuşak doku çevreleyen greft femur ucunu tutturmak için 4-0 Vicryl dikiş kullanın. Manuel gerginlik uzantısı diz greft. Bir figür sekiz-dikiş ile periost veya diğer yumuşak doku çevreleyen greft tibia ucunu yapıştırın. </li><li> Figür sekiz-dikiş geçmişte her ucunda 1-2 mm bırakarak, her iki ucunda aşırı greft kesmek için bir makas kullanın. </li><li> Diz uzatın ve patellanın azaltır. 4-0 vicryl kullanarak, patellanın lateral subluksasyon önlenmesi, medial eklem kapsülü kapatmak için tek bir figür sekiz-dikiş yerleştirin. </li><li> Altta yatan kas dikiş değil özenle, bir çalışan subkütiküler 5-0 monocryl veya Vicryl dikiş ile cilt kapatın veya deri kapatıldıktan sonra herhangi bir görünür dikiş var. </li><li> Injederi altından buprenorfin ile ct sıçanlar ameliyat sonrası üç günlük bir toplam için her 12 saat. Enjeksiyon sırasında herhangi bir drenaj cerrahi sitesini veya yaranın yarılması edin. Aksama ve bazı şişme ameliyat sonrası ilk birkaç gün içinde normal, ama derhal veteriner kadrosu ile birlikte herhangi bir postoperatif endişeleri gidermek. Cerrahi kesiler tamamen iyileşmiş zaman hayvan, ameliyat sonrası 2 hafta sosyal konut dönmek olabilir. </li></ol> 3. Veri Toplama Protokolü <ol><li> Hayvanlar öldürüldükten hemen sonra, torakotomi ve ardından kapalı bir CO2 odası içinde tek tek fareleri boğmak. </li><li> Kalça ekleminde ayırarak cerrahi yeniden ve kontralateral bacaklarda hem Hasat. <ol><li> Yeniden bacaklarda için, sadece femur, tibia ve greft izole ince diseksiyon ile, arka çapraz bağ ve cerrahi kesintiye yerli ACL&#39;DEN kalıntıları da dahil olmak üzere, tüm yumuşak doku kaldırmak. </li> &lt;li&gt; kontralateral bacaklarda için, yerli ACL dışındaki tüm yumuşak doku yanı sıra ince diseksiyon ile femur ve tibia çıkarın. </li><li> Femur graft kaval kemiği kompleksinin her bir ucundan kemik ¾&#39;ünü 1 cm, ancak kaldırmak için, bu tür Dremel gibi bir döner alet kullanın. </li><li> Bu süreçte ve biyomekanik test boyunca, düzenli ve sık sık yanlış sonuçlara değiştirebilir hasat diz kuruma önlemek için normal tuzlu su ile bağ bölgeleri sprey. </li></ol></li><li> Histolojik analiz için, 48 saat süre ile 25 ° C&#39;de ayrı ayrı% 4 paraformaldehit solüsyonunda her diz düzeltin. Daha sonra, tam yumuşatma için Immunocal reaktif bir çözelti içine daldırmak diz; Bu süreç örnek kalsifik içeriğine bağlıdır ve beş gün kadar sürebilir. Örnek kalitesini düşürebilir eksik yumuşatma gibi ilerlemeyi değerlendirmek üzere günlük bireysel örnekleri kontrol edin. İstediğiniz gibi, kesit gerçekleştirmek, slayt montaj ve boyama tamamlandıktan sonra. </li><li> Perform biyomekanik test doku mühendisliği bağın fonksiyonel kapasiteyi değerlendirmek için. <ol><li> Ayrı ayrı kemiğin epifiz yaklaşık 28 G galvanizli çelik tel sararak femur ve tibia sabitleyin. Bu kemikte ziyade ilgi bağın numunenin erken çekme hatasından yanlış biyomekanik test verileri önlemektir. </li><li> Karışım polimetilmetakrilat (PMMA), kemik çimentosunun karışımı içine femur. Bunu yapmak için, iki çimento bileşenleri karıştırmak ve hemen tamamen serbestçe çıkıntılı epifiz ve ekli ligaman ile çimentolu tencerede kemik gövdesini saran, metal içine femur sabitlemek için viskoz karışımı kullanın. Spontan serbest radikal polimerizasyon yavaş yavaş bir hamur malzeme ve sonunda bir katı sertleştirilmiş matris içine karışık viskoz bileşenleri dönüştürmek için izin ver. NOT: Bu işlem birkaç dakika sürer ve el ile yapılan bir bolus sıcaklığının değerlendirerek izlenebilirGeri kalan çimento; Sıcaklık geçici ekzotermik polimerizasyon reaksiyonu sırasında artırmak ve malzeme katılaşır sonra RT azalır gerekir. </li><li> İdeal mekanik test için 20 ° fleksiyonda diz bağı korurken dışında, tibia çimentolama yukarıdaki işlemi tekrarlayın. </li><li> Bir gerilme test cihazının üzerine çimentolu femur graft tibia kompleksi monte edin ve başarısızlığa gerilim başlangıcından, zamanın bir fonksiyonu olarak kayıt yükü ve yer değiştirme için hazırlar. Bu örnekte, bir 1 kN yük hücreli bir Instron Model 5564 kullanılır. </li><li> Ön gerilimi, 0.5 N / dk&#39;lık bir rampa oranında 2 N aşı ve daha sonra 0.5 mm / sn arasında bir gerilme oranında başarısızlığa greft test edin. Sürecinde, bağ orta-madde de başarısız olduğunu ve kemik femur ve tibia güvenli olduğunu ve erken yanlış test bağın biyomekanik özelliklerini değerlendirmek olabilir, başarısız değil emin olun. </li><li> Oluşturulan yük deplasman kullanıneğrileri test ligament yetersizliği yükünü ve sertliği hesaplamak için. </li></ol></li></ol>

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

The authors declare that they have no competing financial interests.

ACL yaralanmaları şu anda yeniden inşası için sınırlı seçenekler ile ortopedik spor cerrahisinde sık görülen bir durum vardır. In vivo olarak yeniden oluşturulmasına izin olacak ACL için uygun bir doku mühendisliği vekil geliştirmek amacıyla, uygun bir hayvan modeli gereklidir. Bir atimik sıçan ACL yeniden tekrarlanabilir bir modeli kullanarak, in vivo implantasyonu olduğu gibi bu çalışmada, biyolojik olarak parçalanabilir bir mühendislik aşı imalatı tarif edilmektedir. B...

Ön çapraz bağ (ACL) yırtılması diz 1 en yaygın bağ yaralanmaları biridir. Rüptüre ACL&#39;lere cerrahi müdahale olmadan iyileşmek mümkün olduğundan, günlük yaşam yanı sıra spora katılım faaliyetlerine sınırlamalar yılda bir milyar dolar 3 tahmini maliyeti, her yıl 2 ameliyat 175,000 üzerinde hasta götürmek. Şu anda, otogreft veya allogreft tendon ya bağ rekonstrüksiyonu için kullanılır. Yüksek başarı oranları hem otogreft ve allogreft replasmanı ile elde edilebilir olsa da, ciddi komplikasyonlar bu rekonstrüksiyon seçenekleri 4 ile ilişkilidir. Otogreft dokusu, özellikle yeniden rüptür veya çok bağ yaralanma durumlarda, donör sitesi morbidite ile ilişkilidir ve arz sınırlıdır. Öte yandan, alograft doku gecikmeli aşı entegrasyonu, yan inflamatuar yanıtı, teorik enfeksiyon riski, ve sınırlı Supp ile bağlantılıdırly 5. Sentetik olmayan parçalanabilir greftler 1970 ve 1980&#39;lerde geliştirilen, ancak erken greft rüptürü, yabancı cisim reaksiyonu, osteoliz ve sinovit 6 engel edildi. Bu ciddi kaygılar sonucunda, Amerika Birleşik Devletleri&#39;nde klinik kullanıma sentetik greftler şu anda. Nedeniyle mevcut greft seçenekleri ile ve biyoloji, mühendislik ve rejeneratif tıp son gelişmeler bu sınırlamaları, ACL aşılama için bir doku mühendisliği çözeltide büyük ilgi olmuştur. Güncel doku mühendisliği stratejileri kalıcı sentetik malzeme implantasyonu 7 ile ilgili sınırlamaları kaçınarak konak doku gelişimine izin vermek için parçalanabilir biyolojik ve sentetik malzemeler kullanır. Polikaprolakton (PCL), FDA yapışma bariyer dahil olmak üzere tıbbi uygulamalarda bir dizi için onaylanmış ve 8 pansumanla olan biyolojik olarak parçalanabilir bir polimer, bu u olmuşturvasküler, kemik, kıkırdak, sinir, deri ve özofagus doku mühendisliği 5,9-16 olmak üzere geniş bir uygulama çeşitli sed. Uygun biyolojik uyumluluk, nispeten uzun bir in vivo yarı-ömrü, uygun bir mekanik mukavemet ve yüksek elastikiyet doku mühendisliği Bu polimerin popülerlik katkıda bulunur. Yara iyileşmesinin bir kemirgen modelinde, implante electrospun PCL olmayan immünojenik olduğu ve yan etkileri 13, yerel doku içine entegre olduğu gösterilmiştir. Electrospun PCL bir SEM görüntüsü, Şekil 1 &#39;de gösterilmiştir. Hem küçük hem de büyük hayvan modellerinde geçerli FDA düzenleyici standartlar, etkinliği ve güvenliği ile Amerika Birleşik Devletleri&#39;nde klinik çalışmalarda içine taşımak için PCL veya başka herhangi bir mühendislik ACL grefti için gerekli olacaktır. Ayrıca, in vivo koşullar genellikle in vitro doku mühendisliği ACL greft özelliklerini artırabilir. Fleksör digitor ile otolog Rekonstrüksiyon bir sıçan modelium longus tendonu daha önce yerel bir ACL, kesilmiş Femoral ve tibial tünel delinmiştir ve aşı geçirildi ve ameliyat dikiş ipliğinin 17-22 ile yerine tespit edildi ki, tarif edilmiştir. Bu yazıda, mühendislik ACL değiştirmeleri değerlendirilmesi için yerine otogreft-tabanlı yeniden (Şekil 2) için bu modelin bir değişiklik anlatacağız. Birçok hayvan modelleri bağ doku mühendisliği için mevcut olmasına rağmen, sıçan nedenlerle bir dizi için büyük modellere göre avantajlıdır. Bu avantajlar kolay hayvancılığı ve kullanım, daha az etik hususlar ve düşük maliyet 17,23 içerir. Buna ek olarak, fare modeli kıkırdak, tendon ve kemik doku mühendisliği 24 de dahil olmak üzere ortopedik doku rejenerasyonu için bir model olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Özel olarak, atimik çıplak sıçan nihai implantasyon o sağlayan, hücre-aracılı bağışıklık karşılığının 25 kendi eksikliği nedeniyle seçilmiştirBu modelde f ksenogeneik donör hücreleri gelecekte daha da mühendislik greft geliştirmek için. Bu yöntemler yazıda ACL rekonstrüksiyonu bir atimik sıçan modelinde imalat ve acellular implantasyonu, biyolojik olarak parçalanabilen polimer greft tarif.

<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.

Tek bir cerrah tarafından 92 sıçan ameliyatları bizim deneyim, yara tamamlanmasına kesiden ameliyat süresi ortalama 4.7 dakika bir standart sapma ile, 16.9 dakika idi. Hayvanlar öldürüldükten hemen sonra, fareler 356 ± 23 g ağırlığında. Tüm sıçanlar iyi cerrahi tolere, ve hiçbir komplikasyon yaşadı. Ameliyattan hemen sonra, sıçanlar operatif ekstremitede ağırlık vermeye kaydetti, ama hafif bir topallama sergilendi. Bir hafta sonrası ameliyat, tüm sıçanlar kayda değer topallayarak yürüye...

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

Athymic Rat Model for Evaluation of Engineered Anterior Cruciate Ligament Grafts

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

Engineered Ön Çapraz Bağ Greftlerinin Değerlendirme Atimik Rat Modeli

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

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

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

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

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

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

Cerrahi Alma, İzolasyon ve<em&gt; In vitro</em&gt; Doku Mühendisliği Uygulamaları için İnsan Ön Çapraz Bağ-türevli Hücreleri Genişleme

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

Biyomühendislik

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.

Egzersiz Koşullandırılmış Serum İle Ligament Yapılarının Tedavisi: Bir Translasyonel Doku Mühendisliği Modeli

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.

Güvenilir ve tekrarlanabilir kritik ölçekli gelen bir Segmental femur kusur manken özel eksternal fiksatör ile stabilize Sıçanlarda

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.

Kök hücre tedavileri Sıçanlarda bir ikili Patellar Tendon yaralanma modelinde değerlendirilmesi

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

Tıp

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.

Sıçan Dizinin Döngüsel Yüklemeye Bağlı Eklem İçi Kıkırdak Lezyon Modelini Oluşturmak için Non-İnvaziv Bir Yöntem

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.

Tam Kat Kıkırdak Defektlerinin Sıçan Modelinin Geliştirilmesi ve Değerlendirilmesi

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.

Bir sıçan modelinde en iyi duruma getirilmiş yapısı ile Electrospun vasküler greft implantasyonu

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

Biyoloji

Non-İnvaziv ACL Yaralanması ve Cerrahisinin Farelerde Proteaz Aktivitesi Üzerine Etkisi

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.

Yazar Spotlight: Osteoartrit İlerlemesi için ÖÇB Yaralanmalarının Erken Olaylarının ve Uzun Vadeli Etkilerinin Araştırılması

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.

Non-İnvaziv Kompresyona Bağlı Ön Çapraz Bağ (ACL) Yaralanması ve Farelerde Proteaz Aktivitesinin İn vivo Görüntülenmesi

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

Engineered Ön Çapraz Bağ Greftlerinin Değerlendirme Atimik Rat Modeli

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

Cerrahi Alma, İzolasyon ve

Egzersiz Koşullandırılmış Serum İle Ligament Yapılarının Tedavisi: Bir Translasyonel Doku Mühendisliği Modeli

Güvenilir ve tekrarlanabilir kritik ölçekli gelen bir Segmental femur kusur manken özel eksternal fiksatör ile stabilize Sıçanlarda

Kök hücre tedavileri Sıçanlarda bir ikili Patellar Tendon yaralanma modelinde değerlendirilmesi

Sıçan Dizinin Döngüsel Yüklemeye Bağlı Eklem İçi Kıkırdak Lezyon Modelini Oluşturmak için Non-İnvaziv Bir Yöntem

Tam Kat Kıkırdak Defektlerinin Sıçan Modelinin Geliştirilmesi ve Değerlendirilmesi

Bir sıçan modelinde en iyi duruma getirilmiş yapısı ile Electrospun vasküler greft implantasyonu

Non-İnvaziv Kompresyona Bağlı Ön Çapraz Bağ (ACL) Yaralanması ve Farelerde Proteaz Aktivitesinin İn vivo Görüntülenmesi

Non-İnvaziv Kompresyona Bağlı Ön Çapraz Bağ (ACL) Yaralanması ve Farelerde Proteaz Aktivitesinin İn vivo Görüntülenmesi

Non-İnvaziv Kompresyona Bağlı Ön Çapraz Bağ (ACL) Yaralanması ve Farelerde Proteaz Aktivitesinin İn vivo Görüntülenmesi