Name: multi-scale modification of metallic implants with pore gradients, polyelectrolytes and their indirect monitoring in vivo
Uploaded: 2013-07-01T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Multi-Scale Modification of Metallic Implants With Pore Gradients, Polyelectrolytes and Their Indirect Monitoring In vivo at JoVE.com

Forfatterne vil gerne takke Dr. André Walder og Nicolas Perrin til fremstilling titanium implantater, K. Benmlih for opbygningen af ​​Teflon forme og Dr. G. Prevost for hans hjælp med dyreforsøg. Vi anerkender også regionen Alsace og PMNA (Pole Matériaux et nanovidenskab d&#39;Alsace) for finansielle bidrag.

1.. Udarbejdelse af mikroporevolumenet Gradienter i macroporous metalimplantater <ol><li> Rengør implantater (såsom implantater fremstillet af medicinsk titan perler med en størrelsesområde på 400-500 um, Neyco SAS, Frankrig) med ethanol og derefter sonikeres i acetone i 15 min. </li><li> Design og fabrikation Teflon forme efter implantatet størrelse og form (Til standard eksperimenter er cylindriske forme af 1,5 cm i diameter med en højde på 2 cm anvendes). Skimmelsvampe bør være modulopbygget, således at ...

<ol>
	<li>Hollister, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Porous+scaffold+design+for+tissue+engineering.">Porous scaffold design for tissue engineering.</a> Nat. Mater. 4, 518-524 (2005).</li><li>Ryan, G., Pandit, A., Apatsidis, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+methods+of+porous+metals+for+use+in+orthopaedic+applications.">Fabrication methods of porous metals for use in orthopaedic applications.</a> Biomaterials. 27, 2651-2670 (2006).</li><li>Schultz, P., Vautier, D., Charpiot, A., Lavalle, P., Debry, 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+tracheal+prostheses+made+of+porous+titanium:+a+study+on+sheep.">Development of tracheal prostheses made of porous titanium: a study on sheep.</a> European Archives of Oto-Rhino-Laryngology. 264, 433-438 (2007).</li><li>Janssen, L. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laryngotracheal+reconstruction+with+porous+titanium+in+rabbits:+are+vascular+carriers+and+mucosal+grafts+really+necessary.">Laryngotracheal reconstruction with porous titanium in rabbits: are vascular carriers and mucosal grafts really necessary.</a> Journal of Tissue Engineering and Regenerative. 4, 395-403 (2010).</li><li>Li, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bone+ingrowth+in+porous+titanium+implants+produced+by+3D+fiber+deposition.">Bone ingrowth in porous titanium implants produced by 3D fiber deposition.</a> Biomaterials. 28, 2810-2820 (2007).</li><li>Schultz, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polyelectrolyte+multilayers+functionalized+by+a+synthetic+analogue+of+an+anti-inflammatory+peptide,+alpha-MSH,+for+coating+a+tracheal+prosthesis.">Polyelectrolyte multilayers functionalized by a synthetic analogue of an anti-inflammatory peptide, alpha-MSH, for coating a tracheal prosthesis.</a> Biomaterials. 26, 2621-2630 (2005).</li><li>M&#252;ller, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=VEGF-Functionalized+Polyelectrolyte+Multilayers+as+Proangiogenic+Prosthetic+Coatings.">VEGF-Functionalized Polyelectrolyte Multilayers as Proangiogenic Prosthetic Coatings.</a> Advanced Functional Materials. 18, 1767-1775 (2008).</li><li>Mills, R. J., Frith, J. E., Hudson, J. E., Cooper-White, 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=Effect+of+Geometric+Challenges+on+Cell+Migration.">Effect of Geometric Challenges on Cell Migration.</a> Tissue Engineering Part C-Methods. 17, 999-1010 (2011).</li><li>O'Brien, F. J., Harley, B. A., Yannas, I. V., Gibson, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+pore+size+on+cell+adhesion+in+collagen-GAG+scaffolds.">The effect of pore size on cell adhesion in collagen-GAG scaffolds.</a> Biomaterials. 26, 433-441 (2005).</li><li>Karageorgiou, V., Kaplan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Porosity+of+3D+biomaterial+scaffolds+and+osteogenesis.">Porosity of 3D biomaterial scaffolds and osteogenesis.</a> Biomaterials. 26, 5474-5491 (2005).</li><li>Budyanto, L., Goh, Y. Q., Ooi, C. P. <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+porous+poly(L-lactide)+(PLLA)+scaffolds+for+tissue+engineering+using+liquid+-+liquid+phase+separation+and+freeze+extraction.">Fabrication of porous poly(L-lactide) (PLLA) scaffolds for tissue engineering using liquid - liquid phase separation and freeze extraction.</a> J. Mater. Sci. Mater. Med. 20, 105-111 (2009).</li><li>Kim, H. J., Huh, D., Hamilton, G., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+gut-on-a-chip+inhabited+by+microbial+flora+that+experiences+intestinal+peristalsis-like+motions+and+flow.">Human gut-on-a-chip inhabited by microbial flora that experiences intestinal peristalsis-like motions and flow.</a> Lab Chip. 12, 2165-2174 (2012).</li><li>Huh, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reconstituting+Organ-Level+Lung+Functions+on+a+Chip.">Reconstituting Organ-Level Lung Functions on a Chip.</a> Science. 328, 1662-1668 (2010).</li><li>Chaubaroux, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Collagen-Based+Fibrillar+Multilayer+Films+Cross-Linked+by+a+Natural+Agent.">Collagen-Based Fibrillar Multilayer Films Cross-Linked by a Natural Agent.</a> Biomacromolecules. 13, 2128-2135 (2012).</li><li>Huang, Y., Siewe, M., Madihally, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+spatial+architecture+on+cellular+colonization.">Effect of spatial architecture on cellular colonization.</a> Biotechnology and Bioengineering. 93, 64-75 (2006).</li><li>Kirkpatrick, C. J., Fuchs, S., Unger, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Co-culture+systems+for+vascularization+-+Learning+from+nature.">Co-culture systems for vascularization - Learning from nature.</a> Advanced Drug Delivery Reviews. 63, 291-299 (2011).</li><li>Lavalle, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+Aspects+of+Films+Prepared+by+a+Sequential+Deposition+of+Species:+Perspectives+for+Smart+and+Responsive+Materials.">Dynamic Aspects of Films Prepared by a Sequential Deposition of Species: Perspectives for Smart and Responsive Materials.</a> Advanced Materials. 23, 1191-1221 (2011).</li><li>Zhang, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Serum+concentration+of+chromogranin+A+at+admission:+An+early+biomarker+of+severity+in+critically+ill+patients.">Serum concentration of chromogranin A at admission: An early biomarker of severity in critically ill patients.</a> Annals of Medicine. 41, 38-44 (2009).</li><li>Goh, Y., Ooi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+and+characterization+of+porous+poly(l+-lactide)+scaffolds+using+solid+-+liquid+phase+separation.">Fabrication and characterization of porous poly(l -lactide) scaffolds using solid - liquid phase separation.</a> Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 19, 2445-2452 (2008).</li><li>Vrana, N. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modification+of+macroporous+titanium+tracheal+implants+with+biodegradable+structures:+Tracking+in+vivo+integration+for+determination+of+optimal+in+situ+epithelialization+conditions.">Modification of macroporous titanium tracheal implants with biodegradable structures: Tracking in vivo integration for determination of optimal in situ epithelialization conditions.</a> Biotechnology and Bioengineering. 109, 2134-2146 (2012).</li><li>Dupret-Bories, A., et al. <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+surgical+protocol+for+implantation+of+tracheal+prostheses+in+sheep.">Development of surgical protocol for implantation of tracheal prostheses in sheep.</a> J. Rehabil. Res. Dev. 48, 851-864 (2011).</li><li>Gasnier, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+and+location+of+post-translational+modifications+on+chromogranin+B+from+bovine+adrenal+medullary+chromaffin+granules.">Characterization and location of post-translational modifications on chromogranin B from bovine adrenal medullary chromaffin granules.</a> Proteomics. 4, 1789-1801 (2004).</li><li>Vrana, N. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hybrid+Titanium/Biodegradable+Polymer+Implants+with+an+Hierarchical+Pore+Structure+as+a+Means+to+Control+Selective+Cell+Movement.">Hybrid Titanium/Biodegradable Polymer Implants with an Hierarchical Pore Structure as a Means to Control Selective Cell Movement.</a> PLoS ONE. 6, e20480 (2011).</li><li>Nakatsu, M. N., Davis, J., Hughes, C. C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimized+Fibrin+Gel+Bead+Assay+for+the+Study+of+Angiogenesis.">Optimized Fibrin Gel Bead Assay for the Study of Angiogenesis.</a> J. Vis. Exp. (3), e186 (2007).</li><li>Ganguly, A., Zhang, H., Sharma, R., Parsons, S., Patel, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+of+Human+Umbilical+Vein+Endothelial+Cells+and+Their+Use+in+the+Study+of+Neutrophil+Transmigration+Under+Flow+Conditions.">Isolation of Human Umbilical Vein Endothelial Cells and Their Use in the Study of Neutrophil Transmigration Under Flow Conditions.</a> J. Vis. Exp. (66), e4032 (2012).</li><li>Dong, C. -. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photomediated+crosslinking+of+C6-cinnamate+derivatized+type+I+collagen.">Photomediated crosslinking of C6-cinnamate derivatized type I collagen.</a> Biomaterials. 26, 4041-4049 (2005).</li></ol>

Pore ​​gradienter er vigtige værktøjer i grænsefladen tissue engineering og systemet er beskrevet her kan bruges alene eller sammen med metalliske implantater til at danne pore gradient for at studere celle migration. Systemet kræver ikke nogen ekstra indstilling eller ekstraudstyr bortset stinkskab at håndtere organiske opløsningsmidler, så den kan anvendes i biologiske laboratorier. Lignende polymerer, såsom poly (glycolsyre) (PGA), poly (mælke-co-glycol) syre (PLGA) og poly (caprolacton) (PCL) kan anvend...

Aktuelt tilgængelige metalliske implantater er egnede til bærende anvendelser, men deres manglende nedbrydelighed kræver design, som sikrer en stærk grænseflade med vævet, der omgiver dem 1. Ved at give strukturer, der fremmer cellulær in-vækst og kolonisering in vivo, kan levetiden for metalliske implantater forlænges 2.. Åbent porøse metalliske implantater er lovende materialer til vævsgrænseflade teknik og også for at sikre en god kolonisering af implantater. De har været aktivt brugt som ortopædiske implantater og også som luftrør implantater 3-5. Der er dog stadig problemer, der skal løses, såsom præcis kontrol over celle bevægelse i pore områder. Manglende styre denne proces kan føre til ufuldstændig kolonisering i den ene ende og restenose i den anden. Også længere funktionalisering af disse implantater er nødvendig for at opnå højere funktioner såsom levering af vækstfaktorer,rettet vaskularisering og samtidig bevægelse af forskellige celletyper 6-8. For luftrør implantater, er dette afgørende som koloniseringen af ​​implantatet ved en vaskulariseret væv er ønskelig. Men den ukontrollerede væv i vækst til lumen luftrøret er uønsket, fordi det nedsætter implantat åbenhed. En mulighed for at styre cellebevægelse er størrelse udelukkelse. Ved at kende størrelsen af ​​målcellerne og deres evne til at interagere med en given syntetisk polymer er det muligt at udvikle gradienter af porer, som effektivt kan bestemme dybden af ​​cellebevægelse. For eksempel ved at etablere en pore arkitektur, der er stor nok til indtastning af bindevævsceller såsom fibroblaster extraluminally, men små nok (mindre end 10 um) for at forhindre deres bevægelse intraluminalt en effektiv kontrol med kolonisering af en rørformet implantat kan opnås. Fra tilgængelige pore skabelse metoder såsom fryse-drying, partikel udvaskning, gas skummer 9,10, den nemmeste at tilpasse metoden til hurtig dannelse af pore gradienter med minimal mængde af nødvendige udstyr er fryse-udvinding 11.. I denne metode, er en polymeropløsning frosset i en binær blanding af et organisk opløsningsmiddel og vand. Bagefter opløsningsmidlet udveksles via ekstraktion med et blandbart forafkølet væske, såsom ethanol. Frysning og ekstraktionsbetingelser bestemme formen og størrelsen af ​​porerne og hvis ekstraktionen udføres på en måde, hvor bevægelsen af ​​ekstraktionsopløsningen kan kontrolleres, kan porestørrelsen og form være retningsbestemt moduleres. Andet trin for flercellede væv er dannelsen af ​​porøse barrierer mellem forskellige celletyper til at kontrollere deres interaktion. Dette er også nødvendigt for tilgængeligheden af de forskellige mikromiljøer til forskellige celletyper afhængig af deres krav 12,13. Luftrøret er en rørformet organ, der forbinder strubehovedet med bronchI. Det har en indre pseudostratified ciliær epitel foring med interdispergeret bæger celler, som producerer slim. 3D struktur og stabilitet af luftrøret opretholdes ved brusk i form af C-ringe. Således, i en kunstig luftrøret bør der være en defineret forbindelsen mellem bindevæv og ciliære epitel lag. Mens en 3D-struktur er nødvendig for bindevæv del, migration af epitelceller kræver en basalmembran-lignende overflade for at opnå retningsbestemt bevægelse og lukning af såret. Polyelectrolyte flerlags film (PEMS) er en mulig løsning til at opnå basalmembran efterligner. Layer-by-lags metoden (LBL) er en alsidig proces for at få tynde og funktionelle overfladebelægninger. Den er baseret på elektrostatiske interaktioner mellem to modsat ladede polyelektrolytter og deres opbygning i en sekventiel måde at opnå nanoskala overfladebelægninger, hvis egenskaber kan varieres ved blot at ændre variabler såsom polyelectrolyte arter, pH,lagnummer, tilsætning af et afsluttende lag, tværbinding osv. En af de vigtigste fordele ved LBL metode er dens evne til at tilpasse sig topografien af ​​det underliggende substrat. Således, under kontrollerede betingelser denne metode kan også anvendes til opnåelse overflade dækning af porøse strukturer. Hvis collagen anvendes som et af de polyelektrolytter er det muligt at finde nanofibrillar strukturer, der kan efterligne overfladen af ​​basalmembranen. Hydrofobicitet titanium muliggør opbygningen af sådanne strukturer og fibrillarity kan bevares i tykke belægninger 14. Denne måde fastgørelse og bevægelse celle på overfladen kan også styres. Ved hjælp af fryse-ekstraktion og LBL filmovertræk sekventielt, kan en struktur, hvor celle bevægelse kan styres sideværts langs og periferisk opnås 15. Her beskriver vi to nye modifikation metoder til titanium implantater ved hjælp af deres hydrofobe adfærd, der kan væreudvides til modifikation af forskellige porøse implantater: i) dannelse af gradienter af mikroporer inden for de makroporøse titaniumimplantater med hydrofobe, syntetiske polymerer ii) dannelse af en tyk polymert filmlag på implantatoverfladen, som understøtter cellevækst og foring dannelse af polyelectrolyte multilag. Disse metoder kan anvendes sekventielt eller separat. De giver strukturer, der sikrer kontrolleret migration og rumlig organisering af forskellige celletyper i flercellede væv 16,17. For den specifikke tilfælde af luftrøret, vil det ønskede resultat for implantatet være kolonisering af fibrovaskulært væv inden mikroporevolumenet gradienter uden restenose og dannelsen af ​​den indvendige foring af cilierede epitelceller på polyelektrolyt multilag. Én måde at styre integrationen af implantater er at gøre små kirurgiske indgreb i løbet af deres integration med værten in situ. For at være i stand to træffe afgørelse om timingen af ​​interventionerne, er det vigtigt at have oplysninger om de systemiske effekter af implantatet. C-reaktivt protein (CRP) er blevet anvendt til overvågning af infektion og inflammatorisk reaktion i kliniske omgivelser. Chromogranin A (CGA) kan også anvendes på en tilsvarende måde og kan give mere præcise resultater at observere niveauet af inflammation 18.. Som en mulig måde at observere metallisk implantat integration in vivo, præsenterer vi en løbende overvågning procedure implantat systemiske effekter ved karakterisering af animalske blodprøver med High Pressure Liquid Chromatography (HPLC) og efterfølgende proteinsekventering. Udarbejdelse af denne metode kan anvendes til at omgå regelmæssig endepunkt histologisk analyse. Histologisk skæring af metalliske implantater er en lang, besværlig og kostbar proces, og kan kun udføres på bestemte tidspunkter. På grund af denne grund,-veldesignede blodprøver leverer robust oplysninger om implantatet sundhed villevære mulige ruter for at mindske dyreforsøg, som mandat af de nylige EU-regler om dyreforsøg. De metoder, der præsenteres her, kan bruges til at forbedre ydeevnen af ​​metalliske implantater via funktionalisering eller at have en alternativ måde at overvåge de eksisterende implantater.

<table border="1">
 <tbody>
 <tr>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Reagent</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Dioxane</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>360481</td>
 <td>Toxic material, Strictly under chemical hood</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>PLLA 
 i. Poly(L-lactide) inherent viscosity ~0.5 dl/g 
 ii. Poly(L-lactide) inherent viscosity ~2.0 dl/g 
 </td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>94829, 81273</td>
 <td>The choice of molecular weight and inherent viscosity is application dependent.</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>PRONOVA UP LVG (Sodium Alginate)</td>
 <td>Novamatrix</td>
 <td>4200006</td>
 <td>Low viscosity(20-200 mPa.s)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Collagen type I (Bovine)</td>
 <td>Symatese</td>
 <td>CBPE2US100</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Pen/Strep, Fungizone </td>
 <td>Promocell</td>
 <td>C42020</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Genipin</td>
 <td>Wako</td>
 <td>0703021</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Silicon nitride probes with aspring constant of 0.03 N.m-1. </td>
 <td>Bruker </td>
 <td>MSCT </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Trifluoroacetic acid for HPLC ,&ge;99.0% </td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>302031</td>
 <td>Hazardous Material, Please follow MSDS carefully</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Acetonitrile, for HPLC ,&ge;99.9% </td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>34998</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Calcein-AM</td>
 <td>Invitrogen</td>
 <td>C3100MP </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>PKH26 Red Fluorescent Cell Linker Kit for General Cell Membrane Labeling </td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>PKH26GL</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Rabbit C-Reactive Protein (CRP) ELISA kit</td>
 <td>Genway Bio</td>
 <td>GWB-9BF960 </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>DMSO, Bioreagent, &ge;99.7% </td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>D2650</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Equipment</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Multimode Nanoscope IV Atomic Force microscope</td>
 <td>Bruker</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Procise microsequencer </td>
 <td>Applied Biosystems </td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Ultima 3000 HPLC system </td>
 <td>Dionex</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Scanning Electron Microscope Hitachi TM 100</td>
 <td>Hitachi </td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Confocal Scanning Laser Microscope Zeiss LSM 510 </td>
 <td>Zeiss </td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 </tbody>
 </table>
Table 1. List of Materials and Reagents.

multi-scale modification of metallic implants with pore gradients, polyelectrolytes and their indirect monitoring in vivo

Metalimplantater, især titanium implantater, er almindeligt anvendt i kliniske anvendelser. Væv i vækst og integration til disse implantater i væv er vigtige parametre for vellykkede kliniske resultater. For at forbedre væv integration, har porøse metalliske implantater blive udviklet. Åben porøsitet af metalliske skum er meget fordelagtig, da pore områder kan funktionaliseres uden at kompromittere de mekaniske egenskaber af hele strukturen. Her beskriver vi sådanne ændringer ved hjælp af porøse titanium implantater baseret på titanium mikrokugler. Ved hjælp iboende fysiske egenskaber, såsom hydrofobicitet af titanium, er det muligt at finde hydrofobe pore gradienter inden microbead baserede metalliske implantater og på samme tid at have en basalmembran efterligner baseret på hydrofile, naturlige polymerer. 3D pore gradienter er dannet af syntetiske polymerer, såsom poly-L-mælkesyre (PLLA) ved fryse-ekstraktionsmetode. 2D nanofibrillar suransigter er dannet ved hjælp af kollagen / alginat efterfulgt af et tværbindingstrin med en naturlig tværbinder (genipin). Denne nanofibrillar film blev bygget op ved lag på lag (LBL) depositionsfremgangsmåde af de to modsat ladede molekyler, kollagen og alginat. Endelig et implantat, hvor forskellige områder kan rumme forskellige celletyper, da dette er nødvendigt for mange flercellede væv, kan opnås. Ved, kan på denne måde cellulære bevægelse i forskellige retninger af forskellige celletyper styres. Et sådant system er beskrevet i det specifikke tilfælde af luftrøret regenerering, men det kan modificeres til andre målorganer. Analyse af celle migration og de mulige metoder til at skabe forskellige pore gradienter uddybet. Det næste skridt i analysen af ​​sådanne implantater er deres karakterisering efter implantation. Imidlertid histologisk analyse af metalliske implantater er en lang og besværlig proces, således til overvågning vært reaktion på metalliske implantater in vivo en enlternative metode baseret på overvågning CGA og anderledes blodproteiner er også beskrevet. Disse metoder kan anvendes til at udvikle in vitro skræddersyede migration og kolonisering tests, og også kan anvendes til analyse af funktionaliserede metalliske implantater in vivo uden histologi.

Dannelse af pore gradienter Ved at ændre koncentrationen af ​​PLLA opløsning, er det muligt at styre størrelsen af ​​porerne på extraluminal side af implantaterne. Porestørrelse og form blev væsentligt påvirket af tilstedeværelsen af titaniumimplantater (figur 1a og 1b). Porestørrelser varierede fra 40 til 100 um og udnyttelse af lavere koncentrationer resulterede i mindre porer. Henviser til, at intraluminal side porestørrelse blev styret af ...

Watch this Scientific Journal Video about Multi-Scale Modification of Metallic Implants With Pore Gradients, Polyelectrolytes and Their Indirect Monitoring In vivo at JoVE.com

Multi-Scale Modification of Metallic Implants With Pore Gradients, Polyelectrolytes and Their Indirect Monitoring In vivo

I denne video vil vi demonstrere modifikation teknikker til porøse metalliske implantater til at forbedre deres funktionalitet og til at kontrollere celle migration. Teknikker omfatter udvikling af pore farveforløb til at kontrollere celle bevægelse i 3D og produktion af basalmembranen efterligner at kontrollere celle bevægelse i 2-D. Desuden er en HPLC-metode til overvågning af implantat integration in vivo via analyse af blod proteiner beskrevet.

Multi-Scale Ændring af metalimplantater Med Pore Gradienter, polyelektrolytter og deres indirekte overvågning<em&gt; In vivo</em

Metallic implants, especially titanium implants, are widely used in  clinical applications. Tissue in-growth and integration to these implants in  the ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Multi-Scale Modification of Metallic Implants With Pore Gradients, Polyelectrolytes and Their Indirect Monitoring In vivo

Monitoring Protein Adsorption with Solid-state Nanopores

Overvågning Protein Adsorption med Solid-state Nanopores

Solid-state nanopores have been used to perform measurements at the single-molecule level to examine the local structure and flexibility of nucleic acids ...

Mass Cytometry: Protocol for Daily Tuning and Running Cell Samples on a CyTOF Mass Cytometer

Mass Cytometry: Protokol for Daily Tuning og Running celleprøver på en CyTOF Mass Cytometer

In recent years, the rapid analysis of single cells has commonly been performed using flow cytometry and fluorescently-labeled antibodies. However, the ...

Graphene Coatings for Biomedical Implants

Graphene Maling til biomedicinske implantater

Atomically smooth graphene as a surface coating has potential to improve implant properties. This demonstrates a method for coating nitinol alloys with ...

Creating Adhesive and Soluble Gradients for Imaging Cell Migration with Fluorescence Microscopy

Oprettelse Lim og Opløseligt Gradienter for Imaging Cell Migration med Fluorescence Microscopy

Cells can sense and migrate towards higher concentrations of adhesive cues such as the glycoproteins of the extracellular matrix and soluble cues such as ...

Development, Expansion, and In vivo Monitoring of Human NK Cells from Human Embryonic Stem Cells (hESCs) and Induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs)

Development, Expansion, and In vivo Monitoring of Human NK Cells from Human Embryonic Stem Cells hESCs and Induced Pluripotent Stem Cells iPSCs

Udvikling, Expansion, og<em&gt; In vivo</em&gt; Overvågning af menneskerettigheder NK-celler fra humane embryonale stamceller (hESCs), og og induceret pluripotente stamceller (iPSCs)

We present a method for deriving natural killer (NK) cells from undifferentiated hESCs and iPSCs using a feeder-free approach. This method gives rise to ...

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 for implantation af manipuleret væv kargrafter og efterfølgende<em&gt; In Vivo</em&gt; Overvågning

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 ...

Generation of Scalable, Metallic High-Aspect Ratio Nanocomposites in a Biological Liquid Medium

Generation af skalerbare, Metallic High-Aspect Ratio nanokompositter i en biologisk Liquid Medium

The goal of this protocol is to describe the synthesis of two novel biocomposites with high-aspect ratio structures. The biocomposites consist of copper ...

Synthesis of Keratin-based Nanofiber for Biomedical Engineering

Syntese af Keratin-baserede Nanofiber for Biomedical Engineering

Electrospinning, due to its versatility and potential for applications in various fields, is being frequently used to fabricate nanofibers. Production of ...

A Facile and Eco-friendly Route to Fabricate Poly(Lactic Acid) Scaffolds with Graded Pore Size

A Facile and Eco-friendly Route to Fabricate PolyLactic Acid Scaffolds with Graded Pore Size

En Facile og miljøvenlig rute at fremstille Poly (mælkesyre) Stilladser med Graded Pore størrelse

Over the recent years, functionally graded scaffolds (FGS) gaineda crucial role for manufacturing of devices for tissue engineering. The importance of ...

Synthesis of Multi-walled Carbon Nanotubes Modified with Silver Nanoparticles and Evaluation of Their Antibacterial Activities and Cytotoxic Properties

Syntese af Multi-bjergomgivne kulstofnanorør modificeret med sølv nanopartikler og evaluering af deres antibakterielle aktiviteter og cytotoksiske egenskaber

In this study, multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) were treated with an aqueous sulfuric acid solution to form an oxygen-based functional group. Silver ...