Name: elastomeric pgs scaffolds in arterial tissue engineering
Uploaded: 2011-04-08T11:00:00
Duration: 8 min 35 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Elastomeric PGS Scaffolds in Arterial Tissue Engineering at JoVE.com

Автор благодарит доктора Jin Гао для PGS синтез, д-р Питер Крапо для проницательных обсуждения для биореактора установки, д-ра. Мохамед Ezzelarab и Вэй Ву для культивирующий в искусственной среде бабуина сонных артерий. Это исследование было поддержано грантом Национального института здоровья (R01 HL089658).

<ol>
	<li>The American Heart Association Statistics Committee Stroke Statistics Subcommittee. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=American+Heart+Association:+Heart+disease+and+stroke+statistics-2009+update.">American Heart Association: Heart disease and stroke statistics-2009 update.</a> Circulation. 119, 480-486 (2009).</li><li>Isenberg, B. C., Williams, C., Tranquillo, R. T. <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+artificial+arteries+engineered+in+vitro.">Small-diameter artificial arteries engineered in vitro.</a> Circ Res. 98, 25-35 (2006).</li><li>Conte, M. 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+ideal+small+arterial+substitute:+a+search+for+the+Holy+Grail.">The ideal small arterial substitute: a search for the Holy Grail.</a> FASEB J. 12, 43-45 (1998).</li><li>Wang, X., Lin, P., Yao, Q., Chen, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+small-diameter+vascular+grafts.">Development of small-diameter vascular grafts.</a> World J Surg. 31, 682-689 (2007).</li><li>L'Heureux, N., Paquet, S., Labbe, R., Germain, L., Auger, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+completely+biological+tissue-engineered+human+blood+vessel.">A completely biological tissue-engineered human blood vessel.</a> FASEB J. 12, 47-56 (1998).</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>Wang, Y., Ameer, G. A., Sheppard, B. J., 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=A+tough+biodegradable+elastomer.">A tough biodegradable elastomer.</a> Nat Biotechnol. 20, 602-606 (2002).</li><li>Crapo, P. M., Gao, J., Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seamless+tubular+poly(glycerol+sebacate)+scaffolds:+high-yield+fabrication+and+potential+applications.">Seamless tubular poly(glycerol sebacate) scaffolds: high-yield fabrication and potential applications.</a> J Biomed Mater Res A. 86, 354-363 (2008).</li><li>Gao, J., Ensley, A. E., Nerem, R. M., Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Poly(glycerol+sebacate)+supports+the+proliferation+and+phenotypic+protein+expression+of+primary+baboon+vascular+cells.">Poly(glycerol sebacate) supports the proliferation and phenotypic protein expression of primary baboon vascular cells.</a> J Biomed Mater Res A. 83, 1070-1075 (2007).</li><li>Murphy, W. L., Dennis, R. G., Kileny, J. L., Mooney, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Salt+fusion:+an+approach+to+improve+pore+interconnectivity+within+tissue+engineering+scaffolds.">Salt fusion: an approach to improve pore interconnectivity within tissue engineering scaffolds.</a> Tissue Eng. 8, 43-52 (2002).</li><li>Gao, J., Crapo, P. M., Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Macroporous+elastomeric+scaffolds+with+extensive+micropores+for+soft+tissue+engineering.">Macroporous elastomeric scaffolds with extensive micropores for soft tissue engineering.</a> Tissue Eng. 12, 917-925 (2006).</li><li>Wilson, E., Mai, Q., Sudhir, K., Weiss, R. H., Ives, H. 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+strain+induces+growth+of+vascular+smooth+muscle+cells+via+autocrine+action+of+PDGF.">Mechanical strain induces growth of vascular smooth muscle cells via autocrine action of PDGF.</a> J Cell Biol. 123, 741-747 (1993).</li><li>Leung, D. Y., Glagov, S., Mathews, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cyclic+stretching+stimulates+synthesis+of+matrix+components+by+arterial+smooth+muscle+cells+in+vitro.">Cyclic stretching stimulates synthesis of matrix components by arterial smooth muscle cells in vitro.</a> Science. 191, 475-477 (1976).</li><li>Kim, B. S., Nikolovski, J., Bonadio, J., Mooney, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cyclic+mechanical+strain+regulates+the+development+of+engineered+smooth+muscle+tissue.">Cyclic mechanical strain regulates the development of engineered smooth muscle tissue.</a> Nat Biotechnol. 17, 979-983 (1999).</li><li>Yang, J., Motlagh, D., Webb, A. R., Ameer, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+biphasic+elastomeric+scaffold+for+small-diameter+blood+vessel+tissue+engineering.">Novel biphasic elastomeric scaffold for small-diameter blood vessel tissue engineering.</a> Tissue Eng. 11, 1876-1886 (2005).</li><li>Stankus, J. J., Soletti, L., Fujimoto, K., Hong, Y., Vorp, D. A., Wagner, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+cell+microintegrated+blood+vessel+constructs+through+electrohydrodynamic+atomization.">Fabrication of cell microintegrated blood vessel constructs through electrohydrodynamic atomization.</a> Biomaterials. 28, 2738-2746 (2007).</li><li>Nieponice, A., Soletti, L., Guan, J., Deasy, B. M., Huard, J., Wagner, W. R., Vorp, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+tissue-engineered+vascular+graft+combining+a+biodegradable+scaffold,+muscle-derived+stem+cells+and+a+rotational+vacuum+seeding+technique.">Development of a tissue-engineered vascular graft combining a biodegradable scaffold, muscle-derived stem cells and a rotational vacuum seeding technique.</a> Biomaterials. 29, 825-833 (2008).</li></ol>

Нет конфликта интересов объявлены.

Изготовление технологии с использованием биологически эластомера, описанные здесь есть несколько особенностей. (1) Мы использовали гиалуроновой кислоты (ГК) в качестве формы выпуска. С HA растворяется в воде, эшафот был легко освобождается от стекла форму после замачивания его в воду. В этом отчете мы использовали 1,0 вес / объем% раствора HA потому низких концентрациях (&lt;0,5 вес / объем%) из раствора не вязкая и течет так быстро, когда мы заливки его на верхней части стеклянной трубки. Для пальто решение HA равномерно, мы перевернули стеклянной трубки, когда решение полетел вниз нижней части трубы и повторил этот шаг. Это покрытие ГК решающее значение для нашего производства процедуру выпуска окончательной лесов. (2) Мы использовали термоусаживаемые (HS) рукав для сохранения солей в стеклянных трубок. Так как соли были плотно упакованы в пространство между внутренней стенкой трубы стекло и рукава HS, HS рукав сохранил солей после удаления оправки и PTFE кольцо в нижней части трубы. Мы могли бы удалить HS рукав легко, поставив формы в духовке при 120 ° С в течение 5 мин, а затем получить трубчатых шаблоны соли. (3) Мы использовали метод соль синтеза. Хорошо известно, что метод соль слияние может улучшить пор взаимосвязанности и механических свойств при изменении слияние время 10. Кроме того, поскольку мы использовали PGS, макро-поры были произведены частицы соли во время процесса выщелачивания, а микро-поры, скорее всего, порожденных глицерина паров, образующихся при лечении PGS, как мы описали ранее 11. Таким образом, этот метод имеет потенциал для изготовления пористых трубчатых лесов с различными макро-и микро-структурах посредством изменения частицы соли, а также PGS лечения состояние. Механические кондиционирования от биореактора предоставил пульсирующей перфузии потока (максимальный средний расход = 14 мл / мин, максимальное касательное напряжение = 15,3 дин / см 2, частота = 0,5 - 1,7 Гц) и физиологически соответствующим давлением с PGS лесов, что привело к SMC роста и ориентации (рис. 4). Эти результаты согласуются с предыдущими исследованиями, сообщает, что циклические растянуть на этой частоте и напряжение сдвига увеличивается распространение SMC 12 и ECM белка 13,14. В дополнение к SMC роста и ориентации, PGS построить поддерживает ECM белка, особенно окружности организованной эластичных волокон (рис. 5) в течение 3-недельного культуры в биореакторе. Некоторые исследования с использованием эластомерных эшафот как малого диаметра артериальных построить продемонстрировали механическую прочность и разрывное давление сравнимо с родной артерий 15 и быстрой интеграции в SMC совместимый леса использованием счетчика колбу 16,17, в то время не эластичные волокна были обнаружены в этих конструкций. Наши результаты показывают, что циклическое растяжение с радиальным биореактор повышенной механической передачи сигнала более эффективно для ГМК в PGS эшафот, что, вероятно, способствовали синтез эластина и организации. С сосудистых ГМК были только клетки, которые производятся ECM белков в нашем подходе, покоя эндотелия и улучшения механической прочности необходимы для развития клинически успешной малого диаметра артериальных конструкций. Мы сообщили, что эндотелиальные клетки совместно культивировали с ГМК порожденных сливающийся монослой и поддерживается выражением фенотип белка в нашей культуре условий и механических кондиционирования 9. Поэтому, исходя из нашего подхода, описанные здесь, изменение со-культуре условиях эксперимента будет следующим шагом для улучшения функции результирующей конструкции и генерировать nonthrombogenic, надежные и совместимые артериальной построить похож на родной артерий.

<table border="1"><tbody><tr><th> Название реагента </th><th> Компания </th><th> Номер в каталоге </th></tr><tr><td> Гиалуроновая кислота натриевая соль </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> H7630 </td></tr><tr><td> Тетрагидрофуран </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 401757 </td></tr><tr><td> MCDB 131 </td><td> Mediatech </td><td> 15-100-CV </td></tr><tr><td> Фетальной телячьей сыворотки </td><td> Lonza </td><td> BW14-502F </td></tr><tr><td> L-глютамин </td><td> Mediatech </td><td> 25-005-CV </td></tr><tr><td> Аскорбиновая кислота </td><td> Fisher Scientific </td><td> А62-500 </td></tr><tr><td> Антибиотик-противогрибковым решение </td><td> Mediatech </td><td> 30-004-ДИ </td></tr><tr><td> Фосфатно-солевым буфером (PBS) </td><td> Mediatech </td><td> 21-031-CV </td></tr><tr><td> Ткань-Tek оптимального раскроя соединения температура, 4583 </td><td> Сакура Finetek </td><td> 25608-930 </td></tr></tbody></table>

elastomeric pgs scaffolds in arterial tissue engineering

Сердечно-сосудистые заболевания является одной из ведущих причин смертности в США и, особенно, ишемической болезни сердца увеличивается с старением населения и увеличением ожирения 1. В настоящее время операции шунтирования использовании аутологичных сосудов, аллотрансплантатов и синтетических трансплантатов известны как обычно используются для артериальной заменители 2. Однако эти трансплантаты имеют ограниченное применение, когда внутренний диаметр артерий менее 6 мм из-за низкой доступности, тромботические осложнения, соответствие несоответствия, и поздно гиперплазии интимы 3,4. Чтобы преодолеть эти ограничения, тканевой инженерии была успешно применена в качестве перспективной альтернативой для развития малого диаметра артериальных конструкций, которые nonthrombogenic, надежные и совместимые. Некоторые предыдущие исследования разработали малого диаметра артериальных конструкций с три-слоистой структуры, отличные механические свойства и давление разрыва сопоставимы с родной артерий 5,6. Хотя высокая прочность на разрыв и давление разрыва за счет увеличения производства коллагена из жесткого материала, или ячейку листа эшафот, эти конструкции еще низкого уровня производства эластина и соблюдения, которая представляет собой серьезную проблему вызывают недостаточность трансплантата после имплантации. Рассматривая эти вопросы, мы предположили, что эластомерный биоматериала в сочетании с механической кондиционирования обеспечит упругость и проведения механических сигналов более эффективно сосудистых клеток, которые увеличивают производство внеклеточной матрицы и поддержку сотовых ориентации. Цель настоящего доклада заключается во внедрении техники изготовления пористых трубчатых лесов и динамические механические условий для применения их к артериальной тканевой инженерии. Мы использовали биологически эластомера, поли (глицерин sebacate) (PGS) 7 для изготовления пористых трубчатых лесов от метода слияния соли. Взрослый первичной бабуина гладкомышечных клеток (ГМК) были посеяны на просвете леса, которые культивируются в нашей разработан пульсирующего потока биореакторе в течение 3 недель. PGS леса были последовательно толщины и случайным образом распределены макро-и микро-поры. Механические кондиционирования с пульсирующим потоком биореакторе поддерживают SMC ориентации и расширение ECM производства в строительные леса. Эти результаты показывают, что эластомерных лесов и механического кондиционирования биореактор культура может быть перспективным методом артериальной тканевой инженерии.

Watch this Scientific Journal Video about Elastomeric PGS Scaffolds in Arterial Tissue Engineering at JoVE.com

Elastomeric PGS Scaffolds in Arterial Tissue Engineering

Эластомерные PGS леса с гладкомышечных клеток сосудов культивировали в биореактор пульсирующего потока может привести к перспективным малого диаметра артериальных конструкций с отечественного производства ЕСМ в относительно короткий период культуры.

Эластомерные PGS Строительные леса в Артериальная тканевой инженерии

Cardiovascular disease is one of the leading cause of mortality in the US and especially, coronary artery disease increases with an aging population and ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Tissue Engineering of the Intestine in a Murine Model

Tissue Engineering кишечника в мышиной модели

Tissue-engineered small intestine (TESI) has successfully been used to rescue Lewis rats after massive small bowel resection, resulting in return to ...

Density Gradient Multilayered Polymerization (DGMP): A Novel Technique for Creating Multi-compartment, Customizable Scaffolds for Tissue Engineering

Density Gradient Multilayered Polymerization DGMP: A Novel Technique for Creating Multi-compartment, Customizable Scaffolds for Tissue Engineering

Градиента плотности многослойных полимеризации (DGMP): новый метод для создания Multi-купе, Настраиваемые Строительные леса для тканевой инженерии

Complex tissue culture matrices, in which types and concentrations of biological stimuli (e.g. growth factors, inhibitors, or small molecules) or matrix ...

Capillary Force Lithography for Cardiac Tissue Engineering

Капиллярная сила Литография для сердечной тканевой инженерии

Cardiovascular disease remains the leading cause of death worldwide1. Cardiac tissue engineering holds much promise to deliver groundbreaking medical ...

Tissue Engineering of a Human 3D in vitro Tumor Test System

Tissue Engineering of a Human 3D in vitro Tumor Test System

Тканевая инженерия человеческого 3D<em&gt; В пробирке</em&gt; Опухоль Тестовая система

Cancer is one of the leading causes of death worldwide.  Current therapeutic strategies are predominantly developed in 2D culture  systems, which ...

Self-reporting Scaffolds for 3-Dimensional Cell Culture

Строительные леса Self-отчетности для 3-Dimensional культуре клеток

Culturing cells in 3D on appropriate scaffolds is thought to better mimic the in vivo microenvironment and increase cell-cell interactions. The resulting ...

Electrospun Fibrous Scaffolds of Poly(glycerol-dodecanedioate) for Engineering Neural Tissues From Mouse Embryonic Stem Cells

Electrospun Fibrous Scaffolds of Polyglycerol-dodecanedioate for Engineering Neural Tissues From Mouse Embryonic Stem Cells

Electrospun волокнистых Строительные леса поли (глицерин-dodecanedioate) инженерного нервных тканях От эмбриональных стволовых клеток мыши

For tissue engineering applications, the preparation of biodegradable and biocompatible scaffolds is the most desirable but challenging task. &#160;Among ...

Engineering 3D Cellularized Collagen Gels for Vascular Tissue Regeneration

Инженерные 3D Cellularized Коллаген Гели для сосудистой регенерации ткани

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

Sandwich-like Microenvironments to Harness Cell/Material Interactions

Сэндвич-как микросреды, чтобы использовать Cell / Материал взаимодействий

Cell culture has been traditionally carried out on bi-dimensional (2D) substrates where cells adhere using ventral receptors to the biomaterial surface. ...

Epithelial Cell Repopulation and Preparation of Rodent Extracellular Matrix Scaffolds for Renal Tissue Development

Эпителиальные Репопуляции сотовый и подготовка грызунов внеклеточный матрикс строительные леса для почечной ткани развития

This protocol details the generation of acellular, yet biofunctional, renal extracellular matrix (ECM) scaffolds that are useful as small-scale model ...

Tissue Engineering by Intrinsic Vascularization in an In Vivo Tissue Engineering Chamber

Tissue Engineering by Intrinsic Vascularization in an In Vivo Tissue Engineering Chamber

Тканевая инженерия по искробезопасности васкуляризации<em&gt; В Vivo</em&gt; Tissue Engineering палата

In reconstructive surgery, there is a clinical need for an alternative to the current methods of autologous reconstruction which are complex, costly and ...