Name: autologous endothelial progenitor cell-seeding technology and biocompatibility testing for cardiovascular devices in large animal model
Uploaded: 2011-09-09T13:00:00
Duration: 11 min 49 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Autologous Endothelial Progenitor Cell-Seeding Technology and Biocompatibility Testing For Cardiovascular Devices in Large Animal Model at JoVE.com

著者らは本研究で使用したブタ血清を提供するための画像処理チタンのセクションとジェミニバイオ製品に関する貴重なアドバイスのためにライカマイクロシステムズに感謝します。我々はまた、RC1HL099863 - 01&quot;デバイスを補助循環の生体適合性を向上させるために自家EPCライニング&quot;グラントを通じて、支援のためにNIHに感謝したい。さらに、我々は、アレクサンドラジャンセンの国立科学財団大学院研究フェローシップの支援に感謝しています。我々はまた、外科手術と私たちの研究動物の処理の多くの側面で支援するためにジョージクイック、マイクロウとIanthiaパーカーを感謝したい。スティーブンオーウェンは、私たちのシードデバイスの機械加工の多くの部分で非常に貴重なものとチタン管を切断している。

<ol>
	<li>Achneck, 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=Pathophysiology+of+bleeding+and+clotting+in+the+cardiac+surgery+patient:+from+vascular+endothelium+to+circulatory+assist+device+surface.">Pathophysiology of bleeding and clotting in the cardiac surgery patient: from vascular endothelium to circulatory assist device surface.</a> Circulation. 122, 2068-2077 (2010).</li><li>Achneck, H. E., Sileshi, B., Lawson, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+the+biology+of+bleeding+and+clotting+in+the+surgical+patient.">Review of the biology of bleeding and clotting in the surgical patient.</a> Vascular. 16, 6-13 (2008).</li><li>Arvidsson, S., Askendal, A., Tengvall, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blood+plasma+contact+activation+on+silicon,+titanium+and+aluminium.">Blood plasma contact activation on silicon, titanium and aluminium.</a> Biomaterials. 28, 1346-1354 (2007).</li><li>Achneck, 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=The+biocompatibility+of+titanium+cardiovascular+devices+seeded+with+autologous+blood-derived+endothelial+progenitor+cells:+EPC-seeded+antithrombotic+Ti+Implants.">The biocompatibility of titanium cardiovascular devices seeded with autologous blood-derived endothelial progenitor cells: EPC-seeded antithrombotic Ti Implants.</a> Biomaterials. 32, 10-18 (2011).</li><li>Kang, C., Bonneau, M., Brouland, J. P., Bal dit Sollier, C., Drouet, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+pig+models+of+venous+thrombosis+mimicking+human+disease.">In vivo pig models of venous thrombosis mimicking human disease.</a> Thromb Haemost. 89, 256-263 (2003).</li><li>Ueberrueck, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+the+ovine+and+porcine+animal+models+for+biocompatibility+testing+of+vascular+prostheses.">Comparison of the ovine and porcine animal models for biocompatibility testing of vascular prostheses.</a> J Surg Res. 124, 305-311 (2005).</li><li>Velik-Salchner, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Normal+values+for+thrombelastography+(ROTEM)+and+selected+coagulation+parameters+in+porcine+blood.">Normal values for thrombelastography (ROTEM) and selected coagulation parameters in porcine blood.</a> Thromb Res. 117, 597-602 (2006).</li><li>Yoder, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Redefining+endothelial+progenitor+cells+via+clonal+analysis+and+hematopoietic+stem/progenitor+cell+principals.">Redefining endothelial progenitor cells via clonal analysis and hematopoietic stem/progenitor cell principals.</a> Blood. 109, 1801-1809 (2007).</li><li>Achneck, 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=.">.</a> American Heart Association Scientific Sessions, Abstract Oral Sessions, Medical Aspects End Stage Heart Failure: Transplantation and Device Therapies. , (2010).</li><li>Achneck, 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=Regenerating+titanium+ventricular+assist+device+surfaces+after+gold/palladium+coating+for+scanning+electron+microscopy.">Regenerating titanium ventricular assist device surfaces after gold/palladium coating for scanning electron microscopy.</a> Microsc Res Tech. 73, 71-76 (2010).</li><li>Ford, J. W., Welling, T. H., Stanley, J. C., Messina, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PKH26+and+125I-PKH95:+characterization+and+efficacy+as+labels+for+in+vitro+and+in+vivo+endothelial+cell+localization+and+tracking.">PKH26 and 125I-PKH95: characterization and efficacy as labels for in vitro and in vivo endothelial cell localization and tracking.</a> J Surg Res. 62, 23-28 (1996).</li></ol>

利害の衝突は宣言されません。

ここで提示細胞播種チタンチューブの方法は、迅速かつ均一endothelializeに医師や科学者を可能に血液を接触させ、移植可能なデバイスの表面を。我々は末梢血サンプルからEPCを分離し、拡大しているので、大きな侵襲的処置は、これらの細胞を回収する必要はありません。また、EPCは自己であるため、セルシードのインプラントへの免疫反応の危険性が除去されます。彼のプロトコルで示さ原則は、チタン管のためだけでなく、心血管医学に利用されている他の多くの生体材料、のために利用することができます。 我々は汚染物質妥協の細胞接着のそのあらゆる接着フィルムを見つけたとして、このプロトコルの重要なステップは、チタン管の念入りな清掃です。さらに、遅い回転速度が（チューブの直径に反比例）播種の過程で不可欠である、そのようなことEPCは徐々に落ち着くとTiのチューブが移動しているように表面に付着することがあります。 注入直前に播種の我々の手法は非現実的なex vivoで培養時間を避けることができます。細胞が個々に付着し、後ですぐに流れの再構築は、次のシートとして塞栓の可能性を回避すること、 生体内でコンフルエントシートを形成する。私たちの先行研究では、EPCはコンフルエント層に成長した後、彼らはさらに内皮シートのすべての可能な脱落を最小限に抑え、彼らはしっかりと付着する細胞外マトリックスを作ることを示している。塞栓剥離の可能性を完全に排除できないものの、それは、デバイス全体の表面の血栓症より多種多様のリスクが低く、この治療法は防ぐように設計されている問題のようです。 低せん断への移植の我々のアプローチは、下大静脈の血栓環境では、血液適合性および装置5,6の血栓症を研究するための最も信頼される大規模な動物モデルのいずれかを利用しています。すべての動物の世話と実験は実験動物の管理と利用のための健康ガイドラインの国立研究所ととのみデューク大学動物実験用の委員会の承認後にしたがって実施されたことに注意してください。 成功した生体材料およびデバイスをテストするには、この注入法を利用するために、それは辛抱強くIVCのセグメントを骸骨になると、デバイスの周囲の出血が&quot;偽腔&quot;に由来していないようにデバイスを挿入するための準備として、すべての静脈の分岐血管を、連結することが重要です。別の重要なステップは、内側のチューブの表面上に細胞がveinotomyの閉鎖中に湿ったままで、再灌流が開始される前にいるようなデバイスの内腔へのDPBSの追加です。デバイスは、それが移植された場所に見つからない場合は、それはIVCの&quot;上流&quot;に移行している可能性があります。 PVCチューブの3 mmのセクションをチューブがしっかりとその現在の場所に固定されるように - これは、静脈の壁を通って、2を介して縫合糸（4 - O Prolene）を配置することによって防ぐことができます。研究者はそうでなければ特許チューブに植後の図8に示すように蛍光あらかじめ標識された細胞を見つけることが困難なはずですが、これは細胞が首尾一貫したシートとして剥離れている可能性があります。これは、チューブと一緒に静脈を固定した後、3 Tiのチューブセクションの周囲の静脈や放電アセンブリの非常に穏やかな解離することによって防ぐことができます。 当社の技術はEPC -播種によって心血管装置の血栓症を防止するための証明の概念を提供します。この技術は、患者自身の血管内皮前駆細胞が並ぶ&quot;生体&quot;インプラントの開発に使用することができます。私たちのブタ動物モデルでの実現可能性調査は、臨床の現場にこの&quot;オーダーメイド医療&quot;の翻訳に向けた最初のステップのために用意されています。

<table border="1"><tbody><tr><td> 試薬 </td><td> 企業名 </td><td> カタログ番号 </td><td> コメント </td></tr><tr><td>アセプロマジン</td><td>ベーリンガーインゲルハイム</td><td> BIC670025 </td><td> NAC＃10280002 </td></tr><tr><td> Alconoxパワード精密クリーナー</td><td> Alconox </td><td> 1104 </td><td></td></tr><tr><td>バルフォア外科トラクター</td><td>アドラー</td><td> N / </td><td></td></tr><tr><td> Baytril </td><td>バイエル</td><td> APVMA 46028/0705 </td><td></td></tr><tr><td>翼状針（19G） </td><td>テルモ</td><td> SV19CLK </td><td></td></tr><tr><td>クロルヘキシジン</td><td> 3M </td><td> 9200 </td><td></td></tr><tr><td>クランプ（45度） </td><td> Aesculap </td><td> FC339T </td><td></td></tr><tr><td> DPBS (-/-) </td><td>ギブコ</td><td> 14190-144 </td><td></td></tr><tr><td> DPBS (+/+) </td><td>ギブコ</td><td> 14040-133 </td><td></td></tr><tr><td> DuraPrep </td><td> 3M </td><td> 8635 </td><td></td></tr><tr><td> EBM - 2培地</td><td>ロンザ</td><td> CC - 3156 </td><td>両方の血清自由かつ完全な増殖培地のベース</td></tr><tr><td> EGM - 2 SingleQuots </td><td>ロンザ</td><td> CC - 3162 </td><td>両方の血清自由かつ完全な増殖培地用EBM - 2と組み合わせて使用</td></tr><tr><td>電気焼灼ツール</td><td> Valleylab </td><td> SurgII - 20 </td><td></td></tr><tr><td>エメリー布</td><td> 3M </td><td> 60-0700-0425-8 </td><td> 240グリット</td></tr><tr><td> Euthasolの安楽死のソリューション</td><td> Virbackアニマルヘルス</td><td></td><td>穴田＃：200〜071 </td></tr><tr><td>フェンタニルパッチ</td><td> Actavis </td><td></td><td> NDC＃67767-120-18 </td></tr><tr><td>フルニキシン</td><td>シェリングプラウ</td><td></td><td> NAC＃：10470183 </td></tr><tr><td>フォーリーカテーテル（16F） </td><td>吟遊詩人</td><td> 730116 </td><td></td></tr><tr><td> HBSS </td><td>シグマ</td><td> H8264 - 500ML </td><td></td></tr><tr><td>ヒートガン</td><td>ミルウォーキー</td><td> 8988〜20 </td><td></td></tr><tr><td>ヘパリン</td><td></td><td></td><td> NDC＃：25021 </td></tr><tr><td> Histopaque - 1077 </td><td>シグマ</td><td> H8889 - 500ML </td><td></td></tr><tr><td>挿管チューブ</td><td> Mallinckrodt </td><td> 86113 </td><td></td></tr><tr><td>イソフルレン</td><td> MWI、メリディアン</td><td></td><td> NDC＃13985-030 </td></tr><tr><td>静脈カテーテル（18G） </td><td>ベクトンディッキンソン- </td><td> 381547 </td><td></td></tr><tr><td>ケタミン</td><td>フォートドッジ</td><td></td><td> NDC＃0856-2013 </td></tr><tr><td>レベル</td><td>スワンソン</td><td> LLA001 </td><td></td></tr><tr><td>ルアーロック先端キャップ</td><td> CMLサプライ</td><td> 909から001 </td><td></td></tr><tr><td> Marcaine </td><td>ホスピーラ</td><td></td><td> NDC＃：0409-1560-10 </td></tr><tr><td> Metzenbaumはさみ</td><td>アドラー</td><td> N / </td><td></td></tr><tr><td>マイクロイントロ（5F） </td><td>ゴールト</td><td> KIT 002から01 </td><td></td></tr><tr><td>モスキート止血鉗子</td><td>アドラー</td><td> N / </td><td></td></tr><tr><td>モーター</td><td> HerbachとRademan </td><td> H1 - 08 </td><td></td></tr><tr><td>オキシモルホン</td><td>遠藤研究所</td><td></td><td> NDC：63481-624-10 </td></tr><tr><td> PKH26色素キット</td><td>シグマ</td><td> PKH26GL - 1KT </td><td></td></tr><tr><td>ブタ血清</td><td>ジェミニバイオ製品</td><td> 100から115 </td><td>完全増殖培地で2％濃度</td></tr><tr><td>ポッツはさみ</td><td>アドラー</td><td> N / </td><td></td></tr><tr><td>正確なビスタスキンステープラー</td><td> 3M </td><td> 3998 </td><td></td></tr><tr><td> PVCチューブ</td><td> McMaster-Carr/Insultab </td><td> 7132K117 </td><td>拡大ID 15.88ミリメートル、 回収されたID 7.95ミリメートル</td></tr><tr><td>アングルミディアムサイズ</td><td>アドラー</td><td> N / </td><td></td></tr><tr><td>手術用メスの刃（＃10-15） </td><td>吟遊詩人</td><td> 373910 </td><td></td></tr><tr><td>シリコンチューブ</td><td>マクマスター - カー</td><td> 51735K26 </td><td> 16.64ミリメートルOD、9.52ミリメートルのID </td></tr><tr><td>シリンジ（5ccの） </td><td>ベクトン-ディッキンソン（BD） </td><td> 309603 </td><td></td></tr><tr><td> Tegaderm </td><td> 3M </td><td> 90001 </td><td></td></tr><tr><td>三方活栓</td><td>ケンドール</td><td> 170060 </td><td></td></tr><tr><td>チタンチューブ</td><td>ティコチタン</td><td> N / </td><td> ½&quot;OD、0.065&quot;壁、0.370&quot;ID、0.1737ポンド/フィートのように指定</td></tr><tr><td>トリプシン</td><td>ロンザ</td><td> CC - 5012 </td><td></td></tr><tr><td>トリプシン中和溶液（TNS） </td><td>ロンザ</td><td> CC - 5002 </td><td> 0.03パーセント</td></tr><tr><td> Vetropolycin </td><td> Pharmadermアニマルヘルス</td><td></td><td> NAC＃：12920110 </td></tr><tr><td> Vicryl縫合糸（3-0） </td><td>エチコン</td><td> J808T </td><td></td></tr><tr><td>水浴ソニケーター</td><td>ブランソン</td><td> B200 </td><td></td></tr></tbody></table>

autologous endothelial progenitor cell-seeding technology and biocompatibility testing for cardiovascular devices in large animal model

植込み型心血管系デバイスは、血栓の形成1,2,3のリスクをもたらす人工材料（例えばチタン（Ti）、ポリテトラフルオロエチレン拡大）、から製造されています。我々は、自己血由来のヒトまたはブタ血管内皮前駆細胞（EPC）4にチタンチューブの内側表面を整列する方法を開発した。豚の下大静脈（IVC）においてブタのEPCのコンフルエント層を含むチタンチューブを注入することにより、我々は、大規模なモデル動物の血栓環境における細胞播種面の改善された生体適合性をテストし、変更されていない裸の金属表面とそれを比較5,6,7（ 図1）。このメソッドは、注入から数分以内にデバイスをendothelialize および in vivo でその抗血栓機能をテストするために使用することができます。 末梢血は、50キロヨークシャー豚とEPCは4,8を分離するために培養したその単核細胞分画から得られた。チタンチューブ（9.4 mmのID）には3つの4.5センチメートル縦断面にあらかじめカットし、熱収縮チューブで再組み立てされた。シードデバイスは、チタン管の遅い回転を可能になる、建設された。 我々は、豚に開腹術を行い、腸や膀胱を外部化。シャープと鈍的切開は近右腎動脈の遠位の分岐からIVCを骸骨にするために使用されていました。チタンチューブは、均一な細胞コーティング9を達成するために10 RPH × 30分でEPCサスペンションと回転自家蛍光標識に満ちていた。 100 USP / kgのヘパリンの投与後、IVCと腰静脈の両端をクランプした。 4cmのveinotomyが行われ、デバイスが挿入され、リン酸緩衝生理食塩水で満たされた。 veinotomyが4から0 Prolene実行されている縫合糸で閉じていたとして、あるクランプは解除空気IVCに削除されました。プロシージャの最後で、筋膜が0 - PDS（ポリジオキサノン縫合）で近似された、皮下のスペースは2-0 Vicrylで閉じ、皮膚が閉じホチキス。 3の後に - 21日、豚は、専用バスブロックと固定を植デバイス安楽死させた。チタンチューブは分解し、内部表面は、蛍光顕微鏡で画像化した。 我々は、EPC -シードチューブが特許残ったのに対し、裸の金属Ti管が完全に閉塞ことがわかった。さらに、我々は内部の血液接触面にEPCのコンフルエントな層を示すことができた。 おわり、私たちの技術は、デバイスの血栓症を防ぐために、自家EPCSに注入から数分以内にチタンチューブをendothelializeするために使用することができます。私たちの外科的方法は、最小限の失血とEPC -シードの表面の中断はそのような変更されたデバイスの改良された生体適合性をテストすることができます。

Watch this Scientific Journal Video about Autologous Endothelial Progenitor Cell-Seeding Technology and Biocompatibility Testing For Cardiovascular Devices in Large Animal Model at JoVE.com

Autologous Endothelial Progenitor Cell-Seeding Technology and Biocompatibility Testing For Cardiovascular Devices in Large Animal Model

自己細胞とテスト生体適合性とチタンの血液接触生体材料をシードする方法について説明する。このメソッドは、ブタ静脈cavaeに外科的に移植後数分以内に接種した内皮前駆細胞およびチタンチューブを、使用しています。この手法は、他の多くの埋め込み型医用機器に適応可能です。

大動物モデルにおける心血管デバイス用自家血管内皮前駆細胞播種技術と生体適合性試験

Implantable cardiovascular devices are manufactured from artificial materials (e.g. titanium (Ti), expanded polytetrafluoroethylene), which pose the risk ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Electric Cell-substrate Impedance Sensing for the Quantification of Endothelial Proliferation, Barrier Function, and Motility

内皮増殖、バリアー機能、運動性の定量のための電気細胞 - 基質インピーダンスセンシング

Electric Cell-substrate Impedance Sensing (ECIS) is an in vitro impedance measuring system to quantify the behavior of cells within adherent cell layers. ...

In vitro Cell Culture Model for Toxic Inhaled Chemical Testing

In vitro Cell Culture Model for Toxic Inhaled Chemical Testing

有毒吸入化学試験のためのin vitroでの細胞培養モデルにおける

Cell cultures are indispensable to develop and study efficacy of therapeutic agents, prior to their use in animal models. We have the unique ability to ...

Layer-by-layer Collagen Deposition in Microfluidic Devices for Microtissue Stabilization

Microtissue安定化のためのマイクロ流体デバイスの層ごとのコラーゲン沈着

Although microfluidics provides exquisite control of the cellular microenvironment, culturing cells within microfluidic devices can be challenging. 3D ...

Ferromagnetic Bare Metal Stent for Endothelial Cell Capture and Retention

内皮細胞捕捉および保持のための強磁性ベアメタルステント

Rapid endothelialization of cardiovascular stents is needed to reduce stent thrombosis and to avoid anti-platelet therapy which can reduce bleeding risk. ...

Fabrication of Custom Agarose Wells for Cell Seeding and Tissue Ring Self-assembly Using 3D-Printed Molds

細胞播種用カスタム Agarose 井戸とティッシュ リング自己組織型の 3 D プリントを使用しての作製

Engineered tissues are being used clinically for tissue repair and replacement, and are being developed as tools for drug screening and human disease ...

Cultivating a Three-dimensional Reconstructed Human Epidermis at a Large Scale

3次元の再構築されたヒト表皮を大規模に育成

A three-dimensional human epidermis model reconstructed from neonatal primary keratinocytes is presented. Herein, a protocol for the cultivation process ...

Electric and Magnetic Field Devices for Stimulation of Biological Tissues

生体組織の刺激のための電界・磁場装置

Electric fields (EFs) and magnetic fields (MFs) have been widely used by tissue engineering to improve cell dynamics such as proliferation, migration, ...

A Large Animal Model for Pulmonary Hypertension and Right Ventricular Failure: Left Pulmonary Artery Ligation and Progressive Main Pulmonary Artery Banding in Sheep

肺高血圧症と右心室不全の大型動物モデル:羊の左肺動脈結紮と進行性主肺動脈バンディング

Decompensated right ventricular failure (RVF) in pulmonary hypertension (PH) is fatal, with limited medical treatment options. Developing and testing ...

Large-Scale, Automated Production of Adipose-Derived Stem Cell Spheroids for 3D Bioprinting

3Dバイオプリンティングのための脂肪由来幹細胞スフェロイドの大規模自動生産

Adipose-derived stromal/stem cells (ASCs) are a subpopulation of cells found in the stromal vascular fraction of human subcutaneous adipose tissue ...

In Silico Clinical Trials for Cardiovascular Disease

In Silico Clinical Trials for Cardiovascular Disease

インシリコで 心血管疾患の臨床試験

The SILICOFCM project mainly aims to develop a computational platform for in silico clinical trials of familial cardiomyopathies (FCMs). The unique ...