Name: magnetic resonance elastography methodology for the evaluation of tissue engineered construct growth
Uploaded: 2012-02-09T13:00:00
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Diese Arbeit wurde zum Teil durch NIH-RO3 EB007299-02 und NSF EPSCoR First Award unterstützt.

1. Gewebekonstrukt Vorbereitung Das Gewebe konstruieren Vorbereitung Prozess besteht aus drei Phasen: Ausbau der Zellpopulation, Auspflanzung von Zellen auf einem Biomaterial Schafott, und Differenzierung durch den Einsatz chemischer Signalmoleküle. Das Verfahren für die Vorbereitung Konstrukt basiert auf Methoden von Dennis et al., Hong et al., Und Marion und Mao 8,9,10 durchgeführt wurden. <ol><li> Nach der Kultivierung und Expansion der Zelllinie, Saatgut...

<ol>
	<li>Xu, H., Othman, S. F., Magin, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+tissue+engineering+using+magnetic+resonance+imaging.">Monitoring tissue engineering using magnetic resonance imaging.</a> J. Biosci. Bioeng. 106, 515-527 (2008).</li><li>Xu, H., Othman, S. F., Hong, L., Peptan, I. A., Magin, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+resonance+microscopy+for+monitoring+osteogenesis+in+tissue-engineered+construct+in+vitro.">Magnetic resonance microscopy for monitoring osteogenesis in tissue-engineered construct in vitro.</a> Phys. Med. Biol. 51, 719-732 (2006).</li><li>Othman, S. F., Xu, H., Royston, T. J., Magin, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microscopic+magnetic+resonance+elastography+(microMRE.">Microscopic magnetic resonance elastography (microMRE.</a> Magn. Reson. Med. 54, 605-615 (2005).</li><li>Muthupillai, R., Lomas, D. J., Rossman, P. J., Greenleaf, J. F., Manduca, A., Ehman, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+resonance+elastography+by+direct+visualization+of+propagating+acoustic+strain+waves.">Magnetic resonance elastography by direct visualization of propagating acoustic strain waves.</a> Science. 269, 1854-1857 (1995).</li><li>Othman, S. F., Curtis, E. T., Plautz, S. A., Pannier, A. P., Xu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+resonance+elastography+monitoring+of+tissue+engineered+constructs.">Magnetic resonance elastography monitoring of tissue engineered constructs.</a> NMR Biomed. , (2011).</li><li>Oliphant, T. E., Manduca, A., Ehman, R. L., Greenleaf, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complex-valued+stiffness+reconstruction+for+magnetic+resonance+elastography+by+algebraic+inversion+of+the+differential+equation.">Complex-valued stiffness reconstruction for magnetic resonance elastography by algebraic inversion of the differential equation.</a> Magn. Reson. Med. 45, 299-310 (2001).</li><li>Ringleb, S. I., Chen, Q., Lake, D. S., Manduca, A., Ehman, R. L., An, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+shear+wave:+comparison+to+a+dynamic+shear+material+test.">Quantitative shear wave: comparison to a dynamic shear material test.</a> Magn. Reson. Med. 53, 1197-1201 (2005).</li><li>Hong, L., Peptan, I., Clark, P., Mao, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ex+vivo+adipose+tissue+engineering+by+human+marrow+stromal+cell+seeded+gelatin+sponge.">Ex vivo adipose tissue engineering by human marrow stromal cell seeded gelatin sponge.</a> Ann. Biomed. Eng. 33, 511-517 (2005).</li><li>Dennis, J. E., Haynesworth, S. E., Young, R. G., Caplan, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Osteogenesis+in+marrow-derived+mesenchymal+cell+porous+ceramic+composites+transplanted+subcutaneously:+effect+of+fibronectin+and+laminin+on+cell+retention+and+rate+of+osteogenic+expression.">Osteogenesis in marrow-derived mesenchymal cell porous ceramic composites transplanted subcutaneously: effect of fibronectin and laminin on cell retention and rate of osteogenic expression.</a> Cell Transplant. 1, 23-32 (1992).</li><li>Marion, N. W., Mao, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mesenchymal+stem+cells+and+tissue+engineering.">Mesenchymal stem cells and tissue engineering.</a> Methods Enzymol. 420, 339-361 (2006).</li><li>Rydberg, J., Grimm, R., Kruse, S., Felmlee, J., McCracken, P., Ehman, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+spin-echo+magnetic+resonance+elastography+of+the+brain.">Fast spin-echo magnetic resonance elastography of the brain.</a> , 1647-1647 (2001).</li><li>Kruse, S. A., Grim, R. C., Lake, D. S., Manduca, A., Ehman, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+EPI+based+3D+MR+elastography+of+the+brain.">Fast EPI based 3D MR elastography of the brain.</a> , 3385-3385 (2006).</li></ol>

In diesem Verfahren wird das Verfahren der MRE für Tissue Engineering Konstrukte Zellpräparat zur Erzeugung von Elastogramm gezeigt. Durch Anlegen einer mechanischen zerstörungsfreien Prüfung Verfahren zum Tissue Engineering-Pipeline, ist es nun möglich, Änderungen in Engineered Constructs über mehrere Phasen der Entwicklung zu bewerten. Darüber hinaus ergänzt die MRE andere MR-Methoden für die Überwachung mittels Tissue Engineering Konstrukte wie Diffusion, Magnetisierungstransfer und chemische Verschiebung ...

<table border="1"><tbody><tr><td> Material Name </td><td> Typ </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td><td> Kommentare </td></tr><tr><td> MSCGM-Bullet Kit </td><td> Reagens </td><td> Lonza </td><td> PT-3001 </td><td> Lagerung bei 4 ° C </td></tr><tr><td> 1X DPBS </td><td> Reagens </td><td> Invitrogen </td><td> 21600-010 </td><td></td></tr><tr><td> 0,05% Trypsin-EDTA </td><td> Reagens </td><td> Gibco, Invitrogen </td><td> 25300-054 </td><td> Lagerung bei -20 ° C </td></tr><tr><td> Dexamethason </td><td> Reagens </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> D2915 </td><td></td></tr><tr><td> 3-Isobutyl-1-methylxanthin </td><td> Reagens </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> I5879 </td><td> Lagerung bei -20 ° C </td></tr><tr><td> Insulin-Rinderpankreas </td><td> Reagens </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> I6634 </td><td> Lagerung bei -20 ° C </td></tr><tr><td> Indomethacin </td><td> Reagens </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> I7378 </td><td></td></tr><tr><td> Β-Glycerophosphat </td><td> Reagens </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> G9891 </td><td></td></tr><tr><td> L-Ascorbinsäure-2-Phosphat </td><td> Reagens </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> A8960 </td><td></td></tr><tr><td> Gelfoam </td><td> Gerüst </td><td> Pharmacia &amp; Upjohn Co. </td><td> 09-0315-08 </td><td></td></tr><tr><td> Humanen mesenchymalen Stammzellen </td><td> Cell Line </td><td> Lonza </td><td> PT-2501 </td><td></td></tr><tr><td> 9,4 T MR-Scanner </td><td> Ausrüstung </td><td> Agilent </td><td></td><td> 400MHz WB </td></tr><tr><td> 10mm Litz Coil </td><td> Ausrüstung </td><td> Doty Scientific </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Laser-Doppler-Vibrometer </td><td> Ausrüstung </td><td> Polytec </td><td> PDV-100 </td><td></td></tr><tr><td> Vibrosoft (20) </td><td> Software </td><td> Polytec </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Funktionsgenerator </td><td> Ausrüstung </td><td> Agilent </td><td> AFG 3022B </td><td></td></tr><tr><td> Verstärker </td><td> Ausrüstung </td><td> Piezo-inc </td><td> EPA-104 bis 115 </td><td></td></tr><tr><td> Piezo-Bending-Motor </td><td> Ausrüstung </td><td> Piezo-Inc. </td><td> T234-A4Cl-203x </td><td></td></tr><tr><td> Computer-Linux </td><td> Ausrüstung </td><td> Prozessor: Intel Core 2 Duo E8400 Speicher: 2G </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Computer-Windows- </td><td> Ausrüstung </td><td> Prozessor: Intel Core 2 Duo E8400 Speicher: 2G </td><td></td><td></td></tr><tr><td> MATLAB </td><td> Software </td><td> Mathworks, Inc. </td><td></td><td> 2009b </td></tr></tbody></table>

magnetic resonance elastography methodology for the evaluation of tissue engineered construct growth

Traditionelle mechanische Tests führt häufig zur Beseitigung der Probe, und im Fall der langfristigen Tissue Engineering gewonnenen Konstrukts Studien, ist die Verwendung von zerstörungsfreie Bestimmung nicht akzeptabel. Eine vorgeschlagene Alternative ist die Verwendung von einem bildgebenden Verfahren Magnetresonanz-Elastographie genannt. Elastographie ist ein zerstörungsfreies Verfahren zur Bestimmung der technisch Ergebnis durch Messen lokalen Werte der mechanischen Eigenschaften (dh komplexe Schermodul) als wesentliche Marker zur Identifizierung der Struktur und Funktion eines Gewebes sind. Als nichtinvasives Mittel zur Auswertung, wurde die Überwachung von technischen Konstrukte mit bildgebenden Verfahren wie Magnetresonanztomographie (MRT) zunehmend Interesse in der letzten Dekade 1 zu sehen. Zum Beispiel wurden die magnetischen Resonanz (MR) der Diffusion und Relaxometrie der Lage, die Veränderungen in der chemischen und physikalischen Eigenschaften während gezüchteten Gewebe Entwicklung 2 charakterisieren. Verfahren vorgeschlagendas folgende Protokoll verwendet mikroskopischen Magnetresonanz Elastographie (μMRE) als nichtinvasive MR Technik zur Messung der mechanischen Eigenschaften von kleinen weichen Gewebe 3. MRE wird durch Kopplung eines akustischen mechanischen Antrieb mit dem Gewebe von Interesse und Aufzeichnen der Scherwelle Fortpflanzung mit einem MR-Scanner 4 erreicht. Vor kurzem hat μMRE im Tissue Engineering angewendet worden, um wesentliche Informationen, die traditionell Wachstum gemessen wird mit zerstörerischen mechanischen makroskopischen Techniken 5 zu erwerben. In der folgenden Prozedur wird Elastographie durch den Abbildungsbereich von technischen Konstrukte mit einer modifizierten Hahn-Spin-Echo-Sequenz mit einem mechanischen Aktuator gekoppelt erreicht. Wie in 1 gezeigt ist, synchronisiert die modifizierte Sequenz Bildaufnahme mit der Übertragung von externen Scherwellen, anschließend wird die Bewegung sensibilisiert durch die Verwendung von bipolaren schwingenden Paaren. Nach Sammlung von Bildern mit positiven und negativen Bewegung sensitization, komplexe Aufteilung der Daten erzeugen eine Scherwelle Bild. Dann wird das Bild bewertet unter Verwendung eines Inversionsalgorithmus, um eine Schubsteifigkeit Karte 6 zu erzeugen. Die resultierenden Messungen in jedem Voxel haben gezeigt, dass stark korrelieren (R 2&gt; 0,9914) mit Daten unter Verwendung von dynamisch-mechanischen Analyse 7. In dieser Studie wird die Elastographie in das Gewebe ein Entwicklungsprozess für die Überwachung von humanen mesenchymalen Stammzellen (MSC h) Differenzierung in osteogene adipogene und Konstrukte wie in Abbildung 2 dargestellt integriert.

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Magnetic Resonance Elastography Methodology for the Evaluation of Tissue Engineered Construct Growth

Das Verfahren zeigt die Methodik der Magnet-Resonanz-Elastographie zur Überwachung der gentechnisch Ergebnis der Fett-und osteogene Gewebezüchtungen Konstruktionen, die durch nicht-invasive lokale Beurteilung der mechanischen Eigenschaften mit mikroskopischen Magnetresonanz-Elastographie (μMRE).

Magnet-Resonanz-Elastographie Methodik für die Beurteilung von Tissue Engineering gewonnenen Konstrukts Wachstum

Traditional mechanical testing often results in the destruction of the sample, and in the case of long term tissue engineered construct studies, the use ...

Research

JoVE Journal

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