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

Diese Arbeit wird von den National Institutes of Health Grants R01 EB-008836 und R01 HL083895 finanziert (beide LEN). Wir könnten gerne Daryl Smith, der Universität Glasbläser, für die Herstellung der Bioreaktoren für unsere Forschung zu danken.

Autoclave Montieren und Autoklaven den Schlauch für die Flow-System und Bioreaktor Komponenten (Bioreaktor selbst und die Silikonstopfen Deckel), wie in Abbildung 1 und Abbildung 2 angewiesen. Einfüllöffnung hat einen Stecker an einem Ende und einem offenen Ende auf der anderen Seite. Drei kurze Schläuche Segmente sind durch eine Silikonkappe für den Gasaustausch eingefügt. 1. Sewing PGA Mesh- <ol><li> Cut PGA Mesh 1.1cm x ~ 8cm Blatt (abhängig von Bioreakt...

<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>

Die Qualität der entwickelten Schiffe ist zu einem großen Teil von der Qualität der SMCs in Gewebekultur verwendet diktiert. Die kritischen Aspekte der SMC Phänotyp gehören kontraktilen Morphologie, niedrigen Durchgang Nummer, und die Fähigkeit, im Inneren des Bioreaktors vermehren. Wir empfehlen, dass die Passage Zahl nicht größer als P3 werden zum Zeitpunkt der Zellaussaat auf die Polymer-Gerüst. Darüber hinaus ist es von entscheidender Bedeutung, um zu bestätigen, dass die SMC Quellen Mykoplasmen frei vor ...

<table border="1">
	<tbody>
 	<tr>
 	<th>Name of Reagent/Material</th>
 <th>Supplier</th>
 <th>Catalogue Number</th>
 </tr>
 <tr>
 	<td>FBS (Fetal Bovine Serum) Heat-Inactivated </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>Copper(II) Sulfate</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>Ascorbic Acid</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 tubes L/S</td>
 <td>Cole-Parmer</td>
 <td>06508-16, 06508-18</td>
 </tr>
 <tr>
 	<td>Masterflex pump</td>
 <td>Cole-Parmer</td>
 <td>7553-80</td>
 </tr>
 <tr>
 	<td>Dacron cuff</td>
 <td>Maquet</td>
 <td>174406</td>
 </tr>
 <tr>
 	<td>PGA felt</td>
 <td>Concordia</td>
 <td>MO000877-01</td>
 </tr>
 <tr>
 	<td>4-0 1.5 metric Surgipro II suture</td>
 <td>Syneture</td>
 <td>VP-557-X</td>
 </tr>
 <tr>
 	<td>6-0 0.7 metric Dexon suture</td>
 <td>Syneture</td>
 <td>7538-11</td>
 </tr>
 <tr>
 	<td>0.22&mu;m PTFE filters</td>
 <td>Whatman</td>
 <td>6780-2502</td>
 </tr>
 <tr>
 	<td>Three Way Stop-cock</td>
 <td>Edwards Lifesciences</td>
 <td>593WSC</td>
 </tr>
 <tr>
 	<td>Pressure Transducer</td>
 <td>Edwards Lifesciences</td>
 <td>PX212</td>
 </tr>
 <tr>
 	<td>IV bags</td>
 <td>Baxter</td>
 <td>R4R2110</td>
 </tr>

 <tr>
 	<td>Saline dilution set</td>
 <td>Arrow</td>
 <td>W20030</td>
 </tr>
 <tr>
 	<td>Silicone tubing</td>
 <td>Saint-Gobain</td>
 <td>F05027</td>
 </tr> 
 </tbody>
</table>

engineering biological-based vascular grafts using a pulsatile bioreactor

Viel Aufwand wurde dabei auf die Entwicklung und Fortschritt der Methodik zu regenerieren funktionale kleinem Durchmesser arterielle Bypässe. In der physiologischen Umgebung, sind sowohl mechanische als auch chemische Stimulation erforderlich, um die richtige Entwicklung und Funktionalität der arteriellen Gefäße 1,2 zu halten. Bioreaktor Kultur-Systeme von unserer Gruppe entwickelt wurden entwickelt, um Schiff Regeneration innerhalb einer genau kontrollierten chemo-mechanischen Umgebung nachahmen, die von einheimischen Schiffen zu unterstützen. Unsere Bioreaktor Montage-und Wartungsarbeiten sind recht einfach und hoch reproduzierbare 3,4. Glatte Muskelzellen (SMC) sind auf einem röhrenförmigen Polyglykolsäure (PGA) Netz, das über kompatible Silikonschlauch threaded ist und kultiviert in den Bioreaktor mit oder ohne pulsatile Stimulation für bis zu 12 Wochen geimpft. Es gibt vier Attribute, die unsere Bioreaktor von einigen Vorgängern unterscheiden. 1) Im Gegensatz zu anderen Kultur-Systemen, die nur simulieren die biochemische Umgebung von nativen Blutgefäßen, unsere Bioreaktor erzeugt auch eine physiologische pulsatile Umwelt durch die Anwendung zyklische radiale Belastung der Gefäße in der Kultur. 2) Mehrere technisch Schiffe können gleichzeitig unter verschiedenen mechanischen Bedingungen innerhalb einer kontrollierten chemischen Umgebung kultiviert werden. 3) Der Bioreaktor ermöglicht eine Mono-Schicht von Endothelzellen (EC), um einfach auf der luminalen Seite von Engineered Schiffe für die Tier-Implantation Modelle beschichtet werden. 4) Unsere Bioreaktor können auch Kultur entwickelt Schiffen mit unterschiedlichem Durchmesser Größe reichte von 1 mm bis 3 mm, wodurch der Aufwand für maßgeschneiderte einzelnen Bioreaktor zu einem bestimmten Durchmesser passen. Das konstruierte Schiffe in unserem Bioreaktor kultiviert ähneln nativen Blutgefäßen histologisch zu einem gewissen Grad. Zellen in der Gefäßwand ausdrücken reifen SMC kontraktilen Marker wie glatte Muskulatur Myosin heavy chain (SMMHC) 3. Eine erhebliche Menge an Kollagen in der extrazellulären Matrix, die für ultimative mechanische Festigkeit des konstruierten Schiffen 5 ist hinterlegt. Die biochemische Analyse zeigt auch, dass Kollagen-Gehalt von technischen Schiffe ist vergleichbar mit dem nativen Arterien 6. Wichtig ist, dass die pulsatile Bioreaktor konsequent Schiffe, die mechanischen Eigenschaften, die erfolgreiche Implantation Experimente erlauben in Tiermodellen 3,7 aufweisen regeneriert. Darüber hinaus kann dieses Bioreaktors weiter modifiziert werden, um Echtzeit-Beurteilung und Verfolgung von Kollagen Remodeling im Laufe der Zeit, nicht-invasiv mit Hilfe eines nicht-linearen optischen Mikroskopie (NLOM) 8 zu ermöglichen. Zum Abschluss sollte diese Bioreaktor als eine hervorragende Plattform, um die grundlegenden Mechanismen, die die Regeneration von funktionellen kleinem Durchmesser Gefäßprothesen regulieren Studie dienen.

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Engineering Biological-Based Vascular Grafts Using a Pulsatile Bioreactor

Unsere Gruppe hat einen Bioreaktor Kultur-System, das die physiologische pulsatile Belastungen des Herz-Kreislauf-System, um implantierbare kleinem Durchmesser Gefäßprothesen regenerieren imitiert entwickelt.

Engineering Biological-Based Gefäßprothesen Mit einem Pulsatile Bioreaktor

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

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Entwurf eines Biaxiale Mechanische Belastung Bioreaktor für Tissue Engineering

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Forschung

Biotechnik

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Betrieb einer Tischbioreaktor

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