Name: engineering biological-based vascular grafts using a pulsatile bioreactor
Uploaded: 2011-06-14T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Engineering Biological-Based Vascular Grafts Using a Pulsatile Bioreactor at JoVE.com

Dit werk wordt gefinancierd door National Institutes of Health Grant R01 EB-008836 en R01 HL083895 (zowel voor LEN). We zouden graag Daryl Smith, de Universiteit Glassblower, bedanken voor het maken van de bioreactoren voor ons onderzoek.

Autoclaaf Monteer en autoclaaf de buizen voor de stroom-systeem en bioreactor componenten (bioreactor zelf en de silicone stop deksel) zoals aangegeven in figuur 1 en figuur 2. Sonde heeft een mannelijke connector aan het ene uiteinde en een open eind aan de andere kant. Drie korte slang segmenten worden ingebracht via een silicone cap voor gasuitwisseling. 1. Naaien PGA Mesh <ol><li> Gesneden PGA gaas 1,1 cm x ~ 8cm vel (afhankelijk van de bioreactor formaat). </...

<ol>
	<li>Risau, W., Flamme, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vasculogenesis.">Vasculogenesis.</a> Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 11, 73-91 (1995).</li><li>Fankhauser, F., Bebie, H., Kwasniewska, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Influcence+of+mechanical+Forices+and+Flow+Mechanisms+on+Vessel+Occlusion.">The Influcence of mechanical Forices and Flow Mechanisms on Vessel Occlusion.</a> Lasers in Surgery and Medicine. 6, 530-532 (1987).</li><li>Niklason, L. E., Gao, J., Abbott, W. M., Hirschi, K. K., Houser, S., Marini, R., Langer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+arteries+grown+in+vitro.">Functional arteries grown in vitro.</a> Science. 284, 489-493 (1999).</li><li>Prabhakar, V., Grinstaff, M. W., Alarcon, J., Knors, C., Solan, A. K., Niklason, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineering+porcine+arteries:+Effects+of+scaffold+modification.">Engineering porcine arteries: Effects of scaffold modification.</a> Journal of Biomedical Materials Research Part A. 67A, 303-311 (2003).</li><li>Mitchell, S. L., Niklason, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Requirements+for+growing+tissue-engineered+vascular+grafts.">Requirements for growing tissue-engineered vascular grafts.</a> Cardiovascular Pathology. 12, 59-64 (2003).</li><li>Dahl, S. L. M., Rhim, C., Song, Y. C., Niklason, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+properties+and+compositions+of+tissue+engineered+and+native+arteries.">Mechanical properties and compositions of tissue engineered and native arteries.</a> Annals of Biomedical Engineering. 35, 348-355 (2007).</li><li>Quint, C., Kondo, Y., Manson, R. J., Lawson, J. H., Dardik, A., Niklason, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decellularized+tissue-engineered+blood+vessel+as+an+arterial+conduit.">Decellularized tissue-engineered blood vessel as an arterial conduit.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 108, 9214-9219 (2011).</li><li>Niklason, L. E., Yeh, A. T., Calle, E. A., Bai, Y., Valent&#237;n, A., Humphrey, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enabling+Tools+for+Engineering+Collagenous+Tissues+Integrating+Bioreactors,+Intravital+Imaging,+and+Biomechanical+Modeling.">Enabling Tools for Engineering Collagenous Tissues Integrating Bioreactors, Intravital Imaging, and Biomechanical Modeling.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107, 3335-3339 (2010).</li><li>Gong, Z., Calkins, G., Cheng, E. -. c., Krause, D., Niklason, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+Culture+Medium+on+Smooth+Muscle+Cell+Differentiation+from+Human+Bone+Marrow-Derived+Mesenchymal+Stem+Cells.">Influence of Culture Medium on Smooth Muscle Cell Differentiation from Human Bone Marrow-Derived Mesenchymal Stem Cells.</a> Tissue Engineering Part A. 15, 319-330 (2009).</li><li>Gong, Z. D., Niklason, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small-diameter+human+vessel+wall+engineered+from+bone+marrow-derived+mesenchymal+stem+cells+(hMSCs.">Small-diameter human vessel wall engineered from bone marrow-derived mesenchymal stem cells (hMSCs.</a> Faseb Journal. 22, 1635-1648 (2008).</li><li>Poh, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blood+vessels+engineered+from+human+cells.">Blood vessels engineered from human cells.</a> Lancet. 365, 2122-2124 (2005).</li><li>American Heart Association. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biostatistical fact sheet: cardiovascular procedures. , (2002).</li></ol>

De kwaliteit van de schepen is ontworpen voor een groot deel bepaald door de kwaliteit van de SMC&#39;s gebruikt in de weefselkweek. De kritische aspecten van het SMC fenotype zijn contractiele morfologie, lage passage nummer, en de mogelijkheid om woekeren in de bioreactor. Wij bevelen aan dat de passage aantal niet groter is dan P3 op het moment van de cel zaaien op het polymeer schavot. Bovendien is het cruciaal om te bevestigen dat de SMC bronnen voor mycoplasma gratis te gebruiken. We hebben geconstateerd dat mycop...

<table border="1"><tbody><tr><th> Naam van de Reagens / Materiaal </th><th> Leverancier </th><th> Catalogus Nummer </th></tr><tr><td> FBS (Foetaal Bovine Serum) hitte-geïnactiveerd </td><td> Hyclone </td><td> SH30071 </td></tr><tr><td> DMEM </td><td> GIBCO </td><td> 11885 </td></tr><tr><td> rhFGF-basic </td><td> R &amp; B </td><td> 234-FSE </td></tr><tr><td> rrPDGF-BB </td><td> R &amp; B </td><td> 520-BB </td></tr><tr><td> Penicilin G </td><td> Sigma </td><td> PENNA </td></tr><tr><td> Koper (II) sulfaat </td><td> Sigma </td><td> C8027 </td></tr><tr><td> Gylcine </td><td> Sigma </td><td> C8790 </td></tr><tr><td> L-Alanine </td><td> Sigma </td><td> A7469-25G </td></tr><tr><td> L-Proline </td><td> Sigma </td><td> P5607-25G </td></tr><tr><td> Ascorbinezuur </td><td> Sigma </td><td> A4544-25G </td></tr><tr><td> HEPES </td><td> Sigma </td><td> H3375-100G </td></tr><tr><td> Silicone Stopper </td><td> Cole-Parmer </td><td> 06298-24 </td></tr><tr><td> Masterflex buizen L / S </td><td> Cole-Parmer </td><td> 06508-16, 06508-18 </td></tr><tr><td> Masterflex pomp </td><td> Cole-Parmer </td><td> 7553-80 </td></tr><tr><td> Dacron manchet </td><td> Maquet </td><td> 174406 </td></tr><tr><td> PGA voelde </td><td> Concordia </td><td> MO000877-01 </td></tr><tr><td> 4-0 1.5 metrische Surgipro II hechtdraad </td><td> Syneture </td><td> VP-557-X </td></tr><tr><td> 6-0 0.7 metrische Dexon hechtdraad </td><td> Syneture </td><td> 7538-11 </td></tr><tr><td> 0.22μm PTFE filters </td><td> Whatman papier </td><td> 6780-2502 </td></tr><tr><td> Three Way Stop-haan </td><td> Edwards Lifesciences </td><td> 593WSC </td></tr><tr><td> Drukopnemer </td><td> Edwards Lifesciences </td><td> PX212 </td></tr><tr><td> IV tassen </td><td> Baxter </td><td> R4R2110 </td></tr><tr><td> Saline verdunning set </td><td> Pijl </td><td> W20030 </td></tr><tr><td> Silicone </td><td> Saint-Gobain </td><td> F05027 </td></tr></tbody></table>

engineering biological-based vascular grafts using a pulsatile bioreactor

Veel aandacht is besteed aan de ontwikkeling en vooruitgang van de methodologie te regenereren functionele kleine diameter arteriële omzeilt. In de fysiologische omgeving, zijn zowel mechanische en chemische prikkeling noodzakelijk om de goede ontwikkeling en functionaliteit van de arteriële vaten 1,2 te houden. Bioreactor cultuur systemen ontwikkeld door onze groep zijn ontworpen om schepen regeneratie te ondersteunen binnen een nauwkeurig gecontroleerde chemo-mechanische omgeving nabootsen die van autochtone schepen. Onze bioreactor montage en onderhoud van de procedures zijn vrij eenvoudig en zeer herhaalbare 3,4. Gladde spiercellen (SMC) zijn gezaaid op een buisvormige polyglycolzuur (PGA), mesh, dat is voorzien van schroefdraad meer dan voldoet silicone en gekweekt in de bioreactor, met of zonder pulserende stimulatie voor maximaal 12 weken. Er zijn vier belangrijke attributen die onze bioreactor onderscheiden van een aantal voorgangers. 1) In tegenstelling tot andere cultuur systemen die alleen simuleren de biochemische omgeving van inheemse bloedvaten, onze bioreactor creëert ook een fysiologische pulserende omgeving door het toepassen van cyclische radiale belasting om de schepen in de cultuur. 2) Meerdere ontworpen schepen tegelijk worden gekweekt onder verschillende mechanische voorwaarden binnen een gecontroleerde chemische omgeving. 3) De bioreactor kan een mono-laag van endotheelcellen (EC) om eenvoudig worden bekleed op de luminale kant van de ontworpen schepen voor dierlijke implantatie modellen. 4) Onze bioreactor kan ook de cultuur ontworpen schepen met verschillende diameter grootte varieerden van 1 mm tot 3 mm, het opslaan van de inspanning om op maat elk individu bioreactor naar een specifieke diameter past. De kunstmatige schepen gekweekt in onze bioreactor lijken inheemse bloedvaten histologisch tot op zekere hoogte. Cellen in de vaatwanden uitdrukkelijke volwassen SMC contractiele merkers zoals het gladde spierweefsel myosine zware keten (SMMHC) 3. Een aanzienlijke hoeveelheid collageen wordt afgezet binnen de extracellulaire matrix, die verantwoordelijk is voor de ultieme mechanische sterkte van de kunstmatige schepen 5. Biochemische analyse geeft ook aan dat collageen van gemanipuleerde schepen is vergelijkbaar met die van autochtone slagaders 6. Belangrijk is de pulserende bioreactor consequent geregenereerd schepen dat de mechanische eigenschappen die succesvolle implantatie experimenten mogelijk te maken in diermodellen 3,7 vertonen. Bovendien kan deze bioreactor verder worden aangepast om real-time de beoordeling en het bijhouden van collageen remodeling na verloop van tijd, niet-invasieve manier, met behulp van een niet-lineaire optische microscopie (NLOM) 8 mogelijk te maken. Tot slot moet dit bioreactor dienen als een uitstekend platform om de fundamentele mechanismen die de regeneratie van functionele kleine diameter vaattransplantaten reguleren te bestuderen.

Watch this Scientific Journal Video about Engineering Biological-Based Vascular Grafts Using a Pulsatile Bioreactor at JoVE.com

Engineering Biological-Based Vascular Grafts Using a Pulsatile Bioreactor

Onze groep heeft een bioreactor cultuur systeem dat bootst de fysiologische pulserende stress van het cardiovasculaire systeem te regenereren implanteerbare kleine diameter vaattransplantaten.

Techniek Biologisch-Based vaattransplantaten Met behulp van een Pulsatiele Bioreactor

Much effort has been devoted to develop and advance the methodology to regenerate functional small-diameter arterial bypasses. In the physiological ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Design of a Biaxial Mechanical Loading Bioreactor for Tissue Engineering

Ontwerp van een tweeassige Mechanische belasting Bioreactor voor Tissue Engineering

We  designed a loading device that is capable of applying uniaxial or biaxial  mechanical strain to a tissue engineered biocomposites fabricated for  ...

Operation of a Benchtop Bioreactor

Exploitatie van een tafelmodel Bioreactor

Fermentation systems are used to provide an optimal growth environment for many different types of cell cultures. The ability afforded by fermentors to ...

Nonhuman Primate Lung Decellularization and Recellularization Using a Specialized Large-organ Bioreactor

There are an insufficient number of lungs available to meet current and future organ transplantation needs. Bioartificial tissue regeneration is an ...

Construction and Characterization of a Novel Vocal Fold Bioreactor

Bouw en karakterisatie van een nieuw Vocal Fold Bioreactor

In vitro engineering of mechanically active tissues requires the presentation of physiologically relevant mechanical conditions to cultured cells. To ...

Cultivation of Mammalian Cells Using a Single-use Pneumatic Bioreactor System

Teelt van zoogdiercellen met behulp van een Single-use Pneumatische bioreactorsysteem

Recent advances in mammalian, insect, and stem cell cultivation and scale-up have created tremendous opportunities for new therapeutics and personalized ...

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

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

Chirurgische techniek voor de inplanting van Tissue Engineered vaattransplantaten en de daaropvolgende<em&gt; In Vivo</em&gt; Monitoring

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

Engineering 3D Cellularized Collagen Gels for Vascular Tissue Regeneration

Engineering 3D Cellularized Collageen Gel voor Vasculaire Tissue Regeneration

Synthetic materials are known to initiate clinical complications such as inflammation, stenosis, and infections when implanted as vascular substitutes. ...

A Novel Bioreactor for High Density Cultivation of Diverse Microbial Communities

A Novel Bioreactor voor High Density Teelt van Diverse microbiële gemeenschappen

A novel reactor design, coined a high density bioreactor (HDBR), is presented for the cultivation and study of high density microbial communities. Past ...

Image-guided, Laser-based Fabrication of Vascular-derived Microfluidic Networks

Beeldgeleide, Laser-gebaseerde Fabrication of Vascular-afgeleide microfluïdische Networks

This detailed protocol outlines the implementation of image-guided, laser-based hydrogel degradation for the fabrication of vascular-derived microfluidic ...

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

Het schalen van Engineered Vascular Enten Met behulp van 3D-Gedrukt Gidsen en de Ring Stapelen Method

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