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

Este trabalho é financiado pelo National Institutes of Health Grant R01 EB-008836 e R01 HL083895 (tanto para LEN). Poderíamos agradecer a Daryl Smith, o Glassblower University, para fazer o biorreatores para a nossa pesquisa.

Autoclave Montar e autoclave a tubulação para o sistema de fluxo e componentes biorreator (biorreator si ea tampa rolha de silicone) conforme as instruções na Figura 1 e Figura 2. Alimentação por sonda tem um conector macho em uma extremidade e uma extremidade aberta do outro lado. Três segmentos de tubos curtos são inseridos através de uma tampa de silicone para a troca de gás. 1. Costura PGA Malha <ol><li> Corte PGA malha para 1,1 centímetros x ~ folh...

<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>

A qualidade dos navios engenharia é em grande parte ditada pela qualidade do SMCs usado em cultura de tecidos. Os aspectos críticos do fenótipo contrátil SMC incluem morfologia, número de passagem baixa, ea capacidade de proliferar no interior do biorreator. Recomendamos que o número de passagem pode ser maior que P3, no momento da semeadura de células para o cadafalso polímero. Além disso, é crucial para confirmar que as fontes de SMC são livres de micoplasma antes do uso. Temos observado que as células con...

<table border="1"><tbody><tr><th> Nome do reagente / Material </th><th> Fornecedor </th><th> Número Catálogo </th></tr><tr><td> FBS (soro fetal bovino), inativado pelo calor </td><td> HyClone </td><td> SH30071 </td></tr><tr><td> DMEM </td><td> GIBCO </td><td> 11885 </td></tr><tr><td> rhFGF básica </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> Penicilina G </td><td> Sigma </td><td> PENNA </td></tr><tr><td> Sulfato de cobre (II) </td><td> Sigma </td><td> C8027 </td></tr><tr><td> Gylcine </td><td> Sigma </td><td> C8790 </td></tr><tr><td> L-alanina </td><td> Sigma </td><td> A7469-25G </td></tr><tr><td> L-Proline </td><td> Sigma </td><td> P5607-25G </td></tr><tr><td> Ácido ascórbico </td><td> Sigma </td><td> A4544-25G </td></tr><tr><td> HEPES </td><td> Sigma </td><td> H3375-100G </td></tr><tr><td> Stopper de silicone </td><td> Cole-Parmer </td><td> 06298-24 </td></tr><tr><td> Masterflex tubos L / S </td><td> Cole-Parmer </td><td> 06508-16, 06508-18 </td></tr><tr><td> Masterflex bomba </td><td> Cole-Parmer </td><td> 7553-80 </td></tr><tr><td> Cuff de Dacron </td><td> Maquet </td><td> 174406 </td></tr><tr><td> PGA sentiu </td><td> Concordia </td><td> MO000877-01 </td></tr><tr><td> 4-0 1,5 métrica Surgipro II sutura </td><td> Syneture </td><td> VP-557-X </td></tr><tr><td> 6-0 0,7 sutura Dexon métrica </td><td> Syneture </td><td> 7538-11 </td></tr><tr><td> 0.22μm PTFE filtros </td><td> Whatman </td><td> 6780-2502 </td></tr><tr><td> Três Way Parar cock- </td><td> Edwards Lifesciences </td><td> 593WSC </td></tr><tr><td> Transdutor de pressão </td><td> Edwards Lifesciences </td><td> PX212 </td></tr><tr><td> Sacos IV </td><td> Baxter </td><td> R4R2110 </td></tr><tr><td> Conjunto de diluição salina </td><td> Seta </td><td> W20030 </td></tr><tr><td> Tubo de silicone </td><td> Saint-Gobain </td><td> F05027 </td></tr></tbody></table>

engineering biological-based vascular grafts using a pulsatile bioreactor

Muito esforço tem sido dedicado a desenvolver e fazer avançar a metodologia para regenerar funcional de pequeno diâmetro arterial ignora. No ambiente fisiológico, tanto a estimulação mecânica e química são necessários para manter o bom desenvolvimento e funcionalidade de 1,2 vasos arteriais. Sistemas de cultura biorreator desenvolvido pelo nosso grupo são projetados para suportar a regeneração navio dentro de um ambiente controlado com precisão químico-mecânico que imita a de vasos nativos. Nossa assembléia biorreator e procedimentos de manutenção são bastante simples e altamente repetitivo 3,4. Células musculares lisas (PMEs) são semeados em um ácido poliglicólico tubular (PGA) de malha que é rosqueado ao longo tubo de silicone compatível e cultivadas em biorreator, com ou sem estimulação pulsátil por até 12 semanas. Há quatro principais atributos que distinguem o nosso biorreator de alguns antecessores. 1) Ao contrário dos sistemas outra cultura que simulam apenas o bioquímico em torno dos vasos sanguíneos nativo, nosso biorreator também cria um ambiente fisiológico pulsátil, aplicando tensão radial cíclica para os vasos em cultura. 2) Várias embarcações de engenharia podem ser cultivadas simultaneamente em diferentes condições mecânicas dentro de um ambiente químico controlado. 3) O biorreator permite uma camada mono de células endoteliais (CE) para ser facilmente revestidas no lado luminal dos vasos de engenharia para implantação de modelos animais. 4) Nossas biorreator também pode vasos cultura projetada com diâmetro diferentes variou de 1 mm a 3 mm, salvando o esforço para adaptar cada biorreator individuais para caber um diâmetro específico. Os vasos engenharia cultivadas em nosso biorreator assemelham vasos sanguíneos nativa histologicamente em algum grau. Células nas paredes dos vasos expressam marcadores madura SMC contrátil, como suave cadeia muscular miosina pesada (SMMHC) 3. Uma quantidade substancial de colágeno é depositado dentro da matriz extracelular, que é responsável pela resistência mecânica final das embarcações engenharia 5. Análise bioquímica também indica que o conteúdo de colágeno dos vasos engenharia é comparável à de artérias nativas 6. Importante, o biorreator pulsátil tem constantemente regenerado vasos que apresentam propriedades mecânicas que permitem experiências de implantação bem sucedida em modelos animais 3,7. Além disso, este biorreator pode ser modificado para permitir a avaliação em tempo real e controle de remodelação do colágeno ao longo do tempo, de forma não invasiva, utilizando um microscópio óptico não-linear (NLOM) 8. Para concluir, este biorreator deve servir como uma excelente plataforma para estudar os mecanismos fundamentais que regulam a regeneração funcional de pequeno diâmetro enxertos vasculares.

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

Nosso grupo desenvolveu um sistema de cultura biorreator que imita as tensões pulsátil fisiológica do sistema cardiovascular para regenerar implantáveis ​​de pequeno diâmetro enxertos vasculares.

Engenharia Biológica Baseado em enxertos vasculares Usando um biorreator pulsátil

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

Projeto de um biorreator Carregando Mecânica Biaxial para Engenharia de Tecidos

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

Bioengenharia

Operation of a Benchtop Bioreactor

Funcionamento de um biorreator de bancada

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

Construção e Caracterização de um biorreator Fold Novel Vocal

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

O cultivo de células de mamíferos utilizando um uso único sistema pneumático Bioreactor

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

Técnica Cirúrgica para a Implantação de engenharia de tecidos enxertos vasculares e Subsequente<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

Engenharia 3D celularizados Colágeno Gel para Vascular Regeneração Tecidual

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

Um biorreator Novel de Cultivo de Alta Densidade de diversas comunidades microbianas

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

guiado por imagem, fabricação à base de laser de Redes microfluídicos Vascular derivadas

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

A escala do Engineered enxertos vasculares Usando 3D Impresso Guides and the Ring método de empilhamento

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