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

Detta arbete finansieras av National Institutes of Health Grant R01 EB-008.836 och R01 HL083895 (både LEN). Vi kan tacka Daryl Smith, University Glasblåsarmästare, för att göra bioreaktorer för vår forskning.

Autoklav Montera och autoklav slangen för flödet system och komponenter bioreaktor (bioreaktor själv och silikon proppen locket) enligt anvisningarna i figur 1 och figur 2. Inmatningsrör har en hankontakt i ena änden och en öppen ände på andra sidan. Tre korta slangar segment in genom ett silikon cap för gas utbyte. 1. Sömnad PGA Mesh <ol><li> Klipp PGA nät till 1.1cm x ~ 8cm blad (beroende på bioreaktor storlek). </li><li> Rengör silikonslang (3mm in...

<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>

Kvaliteten på konstruerade fartyg är till stor del styrs av kvaliteten på SMC används i vävnadskultur. Den kritiska aspekterna av SMC fenotyp inkluderar kontraktila morfologi, låg passage nummer, och förmågan att föröka sig inne i bioreaktor. Vi rekommenderar att passagen antalet inte vara större än P3 vid cellens kärna ur på polymeren schavotten. Dessutom är det viktigt att bekräfta att SMC källorna är mykoplasma fria före användning. Vi har observerat att mykoplasma-smittade celler leda till betyda...

<table border="1"><tbody><tr><th> Namn på Reagens / material </th><th> Leverantör </th><th> Katalognummer </th></tr><tr><td> FBS (Fetalt bovint serum) Värmeinaktiverade </td><td> HyClone </td><td> SH30071 </td></tr><tr><td> DMEM </td><td> GIBCO </td><td> 11.885 </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> Koppar (II) sulfat </td><td> Sigma </td><td> C8027 </td></tr><tr><td> Gylcine </td><td> Sigma </td><td> C8790 </td></tr><tr><td> L-alanin </td><td> Sigma </td><td> A7469-25G </td></tr><tr><td> L-Proline </td><td> Sigma </td><td> P5607-25G </td></tr><tr><td> Askorbinsyra </td><td> Sigma </td><td> A4544-25G </td></tr><tr><td> HEPES </td><td> Sigma </td><td> H3375-100G </td></tr><tr><td> Silikon Stopper </td><td> Cole-Parmer </td><td> 06.298-24 </td></tr><tr><td> Masterflex rör L / S </td><td> Cole-Parmer </td><td> 06.508-16, 06.508-18 </td></tr><tr><td> Masterflex pumpen </td><td> Cole-Parmer </td><td> 7553-80 </td></tr><tr><td> Dacron manschetten </td><td> MAQUET </td><td> 174.406 </td></tr><tr><td> PGA kände </td><td> Concordia </td><td> MO000877-01 </td></tr><tr><td> 4-0 1,5 metriska Surgipro II sutur </td><td> Syneture </td><td> VP-557-X </td></tr><tr><td> 6-0 0,7 metriska Dexon sutur </td><td> Syneture </td><td> 7538-11 </td></tr><tr><td> 0.22μm PTFE filter </td><td> Whatman </td><td> 6780-2502 </td></tr><tr><td> Tre Way Stop-kuk </td><td> Edwards Lifesciences </td><td> 593WSC </td></tr><tr><td> Tryckgivare </td><td> Edwards Lifesciences </td><td> PX212 </td></tr><tr><td> IV påsar </td><td> Baxter </td><td> R4R2110 </td></tr><tr><td> Saline utspädning som </td><td> Arrow </td><td> W20030 </td></tr><tr><td> Silikonslang </td><td> Saint-Gobain </td><td> F05027 </td></tr></tbody></table>

engineering biological-based vascular grafts using a pulsatile bioreactor

Mycket arbete har ägnats åt att utveckla och främja metoder för att återskapa funktionella liten diameter arteriella förbi. I den fysiologiska miljön är både mekanisk och kemisk stimulering krävs för att upprätthålla en god utveckling och funktion av arteriell fartyg 1,2. Bioreaktor kultur system som utvecklats av vår grupp är avsedda att stödja fartyget förnyelse inom en exakt kontrollerad kemo-mekaniska miljön imiterar att inhemska fartyg. Vår bioreaktor montering och underhåll är ganska enkel och hög repeterbarhet 3,4. Glatta muskelceller (SMC) är seedade på en tubulär polyglycolic syra (PGA) nät som träs över kompatibel silikonslang och odlas i bioreaktor med eller utan pulserande stimulans i upp till 12 veckor. Det finns fyra huvudsakliga attribut som skiljer våra bioreaktor från några föregångare. 1) Till skillnad från andra kultur-system som simulerar bara den biokemiska omgivande inhemska blodkärl, skapar vår bioreaktor också ett fysiologiskt pulserande miljö genom att cykliska radiell belastning på fartyg i kulturen. 2) Flera tillverkade fartyg kan odlas samtidigt under olika mekaniska förhållanden i en kontrollerad kemisk miljö. 3) Den bioreaktor tillåter en mono lagret av endotelceller (EG) lätt kan appliceras på de luminala sidan av konstruerade fartyg för djurmodeller implantation. 4) Vår bioreaktor kan också kulturen konstruerad fartyg med olika diameter storlek varierade från 1 mm till 3 mm, vilket sparar arbetet med att skräddarsy varje enskild bioreaktor för att passa en viss diameter storlek. De tekniska fartyg odlade i våra bioreaktor liknar infödda blodkärl histologiskt till viss del. Celler i kärlväggen uttrycka mogna SMC kontraktila markörer som glatt muskulatur myosin heavy chain (SMMHC) 3. En betydande del av kollagen deponeras inom det extracellulära matrix, som ansvarar för ultimat mekanisk hållfasthet konstruerad fartyg 5. Biokemiska analys indikerar också att kollagenhalten av konstruerade fartyg är jämförbar med infödda artärer 6. Viktigare är att pulserande bioreaktor regenererade konsekvent fartyg som uppvisar mekaniska egenskaper som medger lyckad implantation experiment i djurmodeller 3,7. Dessutom kan detta bioreaktor ändras ytterligare för att i realtid utvärdering och uppföljning av kollagen remodeling över tid, icke-invasivt, med hjälp av en icke-linjär optisk mikroskopi (NLOM) 8. Avslutningsvis bör detta bioreaktor fungera som en utmärkt plattform för att studera de grundläggande mekanismerna som reglerar förnyelse av funktionella liten diameter vaskulära ympkvistar.

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

Vår grupp har utvecklat ett system bioreaktor kultur som efterliknar fysiologiska pulserande betonar av det kardiovaskulära systemet för att regenerera implanterbara liten diameter vaskulära ympkvistar.

Engineering Biologiska-Based Vascular Grafts Med en pulserande 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

Design of a Biaxial Mechanical Loading Bioreactor for Tissue Engineering

Design av en Biaxial mekanisk belastning Bioreaktor för 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

Drift av Benchtop 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

Konstruktion och karakterisering av en roman Vocal Fold Bioreaktor

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

Odling av däggdjursceller med en enda användning Pneumatic bioreaktorsystem

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

Kirurgisk teknik för implantation av vävnadstekniska kärlimplantat och efterföljande<em&gt; In Vivo</em&gt; Övervakning

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

Ingenjörs 3D Cellularized kollagengeler för kärlvävnad 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 Bioreaktor för High Density Odling av olika mikrobiella samhällen

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

Bildstyrd, laserbaserade Tillverkning av Vascular-härledda Mikroflödes 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

Skalning av Engineered kärlimplantat Använda 3D tryckta guider och Ring Stacking Method

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