Name: scaling of engineered vascular grafts using 3d printed guides and the ring stacking method
Uploaded: 2017-03-27T11:30:00
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Les auteurs tiennent à remercier nos collègues Lam laboratoire collègues Ammar Chishti et Bijal Patel pour son aimable collaboration avec certains de la culture de l&#39;histologie et de la cellule. Le financement a été fourni par le Wayne State University nanomédecine Fellowship (CBP), fonds de démarrage et de l&#39;Institut de recherche cardiovasculaire Subvention de démarrage (MTL).

1. Culture cellulaire Préparation <ol><li> Utiliser des cellules musculaires lisses aortiques humaines de muscle achetés dans le commerce. </li><li> Maintenir les cellules dans le muscle lisse des milieux de croissance cellulaire composée de 88,6% 231 médias, 0,1% chacun d&#39;insuline humaine recombinante (rh-insuline), le facteur de croissance fibroblastique humain recombinant (rh-FGF), le facteur de croissance épidermique humain recombinant (rh-FGF), et l&#39;acide ascorbique; et 5% chacun de sérum bovin fœt...

<ol>
	<li>Luciani, G. B., 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=Operative+risk+and+outcome+of+surgery+in+adults+with+congenital+valve+disease.">Operative risk and outcome of surgery in adults with congenital valve disease.</a> ASAIO J. 54 (5), 458-462 (2008).</li><li>Lawson, J. H., 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=Bioengineered+human+acellular+vessels+for+dialysis+access+in+patients+with+end-stage+renal+disease:+two+phase+2+single-arm+trials.">Bioengineered human acellular vessels for dialysis access in patients with end-stage renal disease: two phase 2 single-arm trials.</a> Lancet. 14 (387), 2026-2034 (2016).</li><li>McAllister, T. N., 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=Effectiveness+of+haemodialysis+access+with+an+autologous+tissue-engineered+vascular+graft:+a+multicentre+cohort+study.">Effectiveness of haemodialysis access with an autologous tissue-engineered vascular graft: a multicentre cohort study.</a> Lancet. 373 (9673), 1440-1446 (2009).</li><li>Wystrychowski, W., 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=First+human+use+of+an+allogeneic+tissue-engineered+vascular+graft+for+hemodialysis+access.">First human use of an allogeneic tissue-engineered vascular graft for hemodialysis access.</a> J Vasc Surg. 60 (5), 1353-1357 (2014).</li><li>Konig, G., 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=Mechanical+properties+of+completely+autologous+human+tissue+engineered+blood+vessels+compared+to+human+saphenous+vein+and+mammary+artery.">Mechanical properties of completely autologous human tissue engineered blood vessels compared to human saphenous vein and mammary artery.</a> Biomaterials. 30 (8), 1542-1550 (2009).</li><li>Gui, L., 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=Construction+of+tissue-engineered+small-diameter+vascular+grafts+in+fibrin+scaffolds+in+30+days.">Construction of tissue-engineered small-diameter vascular grafts in fibrin scaffolds in 30 days.</a> Tissue Eng Part A. 20 (9-10), 1499-1507 (2014).</li><li>Sundaram, S., Echter, A., Sivarapatna, A., Qiu, C., Niklason, L. <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+vascular+graft+engineered+using+human+embryonic+stem+cell-derived+mesenchymal+cells.">Small-diameter vascular graft engineered using human embryonic stem cell-derived mesenchymal cells.</a> Tissue Eng Part A. 20 (3-4), 740-750 (2014).</li><li>Quint, C., Arief, M., Muto, A., 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=Allogeneic+human+tissue-engineered+blood+vessel.">Allogeneic human tissue-engineered blood vessel.</a> J Vasc Surg. 55 (3), 790-798 (2012).</li><li>Quint, 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=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. 31 (108), 9214-9219 (2011).</li><li>Dahl, S. L., 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=Readily+available+tissue-engineered+vascular+grafts.">Readily available tissue-engineered vascular grafts.</a> Sci Transl Med. 2 (68), (2011).</li><li>Syedain, Z. H., Meier, L. A., Lahti, M. T., Johnson, S. L., 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=Implantation+of+completely+biological+engineered+grafts+following+decellularization+into+the+sheep+femoral+artery.">Implantation of completely biological engineered grafts following decellularization into the sheep femoral artery.</a> Tissue Eng Part A. 20 (11-12), 1726-1734 (2014).</li><li>Syedain, Z. H., Meier, L. A., Bjork, J. W., Lee, A., 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=Implantable+arterial+grafts+from+human+fibroblasts+and+fibrin+using+a+multi-graft+pulsed+flow-stretch+bioreactor+with+noninvasive+strength+monitoring.">Implantable arterial grafts from human fibroblasts and fibrin using a multi-graft pulsed flow-stretch bioreactor with noninvasive strength monitoring.</a> Biomaterials. 32 (3), 714-722 (2011).</li><li>Meier, L. 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=Blood+outgrowth+endothelial+cells+alter+remodeling+of+completely+biological+engineered+grafts+implanted+into+the+sheep+femoral+artery.">Blood outgrowth endothelial cells alter remodeling of completely biological engineered grafts implanted into the sheep femoral artery.</a> J Cardiovasc Transl Res. 7 (2), 242-249 (2014).</li><li>Pinnock, C. B., Meier, E. M., Joshi, N. N., Wu, B., Lam, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Customizable+engineered+blood+vessels+using+3D+printed+inserts.">Customizable engineered blood vessels using 3D printed inserts.</a> Methods. S1046-2023 (15), 30184-30185 (2015).</li><li>Blakely, A. M., Manning, K. L., Tripathi, A., Morgan, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bio-Pick,+Place,and+Perfuse:+A+New+Instrument+for+Three-Dimensional+Tissue+Engineering.">Bio-Pick, Place,and Perfuse: A New Instrument for Three-Dimensional Tissue Engineering.</a> Tissue Eng Part C Methods. 21 (7), 737-746 (2015).</li><li>Gwyther, T. 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=Engineered+vascular+tissue+fabricated+from+aggregated+smooth+muscle+cells.">Engineered vascular tissue fabricated from aggregated smooth muscle cells.</a> Cells Tissues Organs. 194 (1), 13-24 (2011).</li><li>Fearon, W. F., 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=Changes+in+coronary+arterial+dimensions+early+after+cardiac+transplantation.">Changes in coronary arterial dimensions early after cardiac transplantation.</a> Transplantation. 27 (6), 700-705 (2007).</li><li>Erbel, R., Eggebrecht, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aortic+dimensions+and+the+risk+of+dissection.">Aortic dimensions and the risk of dissection.</a> Heart. 92 (1), 137-142 (2006).</li><li>Ha, D. 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=Transforming+growth+factor-beta+1+produced+by+vascular+smooth+muscle+cells+predicts+fibrosis+in+the+gastrocnemius+of+patients+with+peripheral+artery+disease.">Transforming growth factor-beta 1 produced by vascular smooth muscle cells predicts fibrosis in the gastrocnemius of patients with peripheral artery disease.</a> J Transl Med. 14, 39 (2016).</li><li>Skalli, O., 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=Alpha-smooth+muscle+actin,+a+differentiation+marker+of+smooth+muscle+cells,+is+present+in+microfilamentous+bundles+of+pericytes.">Alpha-smooth muscle actin, a differentiation marker of smooth muscle cells, is present in microfilamentous bundles of pericytes.</a> J Histochem Cytochem. 37 (3), 315-321 (1989).</li><li>von der Ecken, J., 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=Structure+of+the+F-actin-tropomyosin+complex.">Structure of the F-actin-tropomyosin complex.</a> Nature. 519 (7541), 114-117 (2015).</li></ol>

La Méthode d&#39;empilage Anneau présente de multiples avantages par rapport aux techniques actuelles vasculaires de l&#39;ingénierie tissulaire construct. Le RSM peut être adapté pour créer des vaisseaux humains de toute taille en personnalisant simplement les dimensions de poste et de coquille extérieure. Notre méthode permet le développement de navires d&#39;ingénierie sans polymères composés uniquement de cellules humaines et de dégradation rapide matériau de support trouvé dans le processus de cicatr...

Dans le traitement de la maladie coronarienne (CAD), propres vaisseaux sanguins d&#39;un patient sont prélevés en tant que matériau de greffe pour la chirurgie de pontage. Cependant, souvent, les malades ne sont pas des navires viables pour faire un don à eux-mêmes, et dans les cas où ils le font, le site donneur provoque des dommages supplémentaires considérables et a un risque sérieux d&#39;infection. 1 greffes vasculaires Engineered pourraient combler ce besoin. Évolutivité est d&#39;une importance capitale pour les navires d&#39;ingénierie afin de répondre à la vaste gamme de besoins des patients de la taille des navires. Cependant, les méthodes actuelles pour les navires d&#39;ingénierie ne sont pas facilement extensible, et nécessitent généralement refabrication de moules complexes ou échafauds polymères. La plupart des greffons conçus soit utilisent un échafaudage tubulaire en polymère qui est ensemencé avec des fibroblastes musculaires lisses vasculaires ou des cellules endothéliales; ou roulage d&#39;une feuille de cellules autour d&#39;un mandrin pour créer un tube de tissu. Deux greffes vasculaires d&#39;ingénierie dans des essais cliniques sont basés sur une decellularized plateforme polymère ECM. 2, 3, 4 greffes polymères disponibles pour une utilisation dans la réparation vasculaire sont déjà connus pour avoir des problèmes avec la perméabilité, ce qui pourrait se poser comme un problème majeur avec l&#39; application à long terme d&#39;une greffe avec une présence de polymère durable. Moules tubulaires ont été utilisés pour fabriquer complètement vaisseaux cellulaires, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 quelles procédures auraient besoin de conception supplémentaires et la fabrication d&#39;outils pour moules personnalisés afin de produire des navires dans une variété de tailles . Le procédé décrit dans ce document comprend une nouvelle technique permettant de créer facilement extensible vasculaire machinégreffes utilisant des inserts personnalisables 3D imprimés et des plaques de culture traditionnelles. 14 Les cellules sont ensemencées dans des plaques avec des inserts d&#39;un poste central et enveloppe extérieure. Les contrôles post diamètre de la lumière et permet à la monocouche cellulaire à l&#39;auto-assembler en un anneau de tissu. L&#39;extérieur des commandes shell épaisseur de l&#39;anneau, et donc l&#39;épaisseur de la paroi du récipient final. anneaux de tissu remplis sont ensuite empilés pour former un tube, la greffe vasculaire. L&#39;avantage de cette méthode, dite &quot;Ring Méthode d&#39;empilage» est que tout type de cellules adhérentes peut être ensemencée dans la configuration de la plaque et les anneaux ou tubes de toute dimension nécessaire à l&#39;application souhaitée des tissus peuvent être générés par simple modification des inserts de guidage. Techniques comparatives en tissus Création d&#39;ingénierie anneaux de tissu restent difficiles à l&#39; échelle, 15, 16 nécessitant refabrication de moules pour chaque taille souhaitée. En outre, des greffes vasculaires faites en utilisant cette méthode peut être produired en 2-3 semaines, plusieurs semaines plus rapide par rapport à d&#39;autres navires d&#39;ingénierie. 6 Pour la clinique, cette fois différence peut faire une différence significative dans le traitement d&#39;un patient se détériore.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Human Aortic Smooth Muscle Cells&#160;</td>
			<td>ATCC</td>
			<td>PCS-100-012</td>
			<td>vascular smooth muscle cells</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medium 231</td>
			<td>Gibco (Life Technologies&#160;</td>
			<td>M-231-500</td>
			<td>media specific to vascular smooth muscle cells</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Human Aortic Smooth Muscle Cell Growth Kit&#160;</td>
			<td>ATCC</td>
			<td>PSC-100-042</td>
			<td>growth factors for maintaining vascular smooth muscle cell viability</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Replicator Mini 3D printer&#160;</td>
			<td>MakerBot&#160;</td>
			<td>N/A</td>
			<td>3D printer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(lactic acid) 3D ink (PLA)</td>
			<td>MakerBot&#160;</td>
			<td>N/A</td>
			<td>3D printer filament</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(dimethlysiloxane) (PDMS)</td>
			<td>Ellworth Adhesives&#160;</td>
			<td>3097358-1004</td>
			<td>polymer for gluing plate parts</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fibrinogen</td>
			<td>Hyclone Labratories, Inc.</td>
			<td>SH30256.01</td>
			<td>fibrin gel component</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thrombin&#160;</td>
			<td>Sigma Life Sciences</td>
			<td>F3879-5G</td>
			<td>fibrin gel component</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tranforming Growth Factor-Beta 1&#160;</td>
			<td>PeproTech</td>
			<td>100-21</td>
			<td>growth factor for stimulating collagen production</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hemocytometer&#160;</td>
			<td>Hausser Scientific Co.</td>
			<td>3200</td>
			<td>for cell counting</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polycarbonate tubing&#160;</td>
			<td>US Plastics&#160;</td>
			<td>PCTUB1.750X1.625</td>
			<td>material for making tall, ring stacking plates</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polycarbonate sheet&#160;</td>
			<td>Home Depot</td>
			<td>409497</td>
			<td>material for making tall, ring stacking plates</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adhesive polymer solvent&#160;</td>
			<td>SCIGRIP</td>
			<td>10799</td>
			<td>material for making tall, ring stacking plates</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Instron&#160; 5940</td>
			<td>Instron</td>
			<td>N/A</td>
			<td>tensile testing machine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>U-Stretch</td>
			<td>Cell Scale</td>
			<td>N/A</td>
			<td>tensile testing machine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Smooth Muscle Actin&#160;</td>
			<td>MA5-11547</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>antibody</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tropomyosin</td>
			<td>MA5-11783</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>antibody</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

scaling of engineered vascular grafts using 3d printed guides and the ring stacking method

La maladie coronarienne reste une cause majeure de décès, touchant des millions d&#39;Américains. Avec le manque de greffons vasculaires autologues disponibles, les greffes d&#39;ingénierie offrent un grand potentiel pour le traitement des patients. Cependant, les greffes vasculaires d&#39;ingénierie ne sont généralement pas facilement modulable, ce qui nécessite la fabrication de moules sur mesure ou tubes de polymère afin de personnaliser différentes tailles, ce qui constitue une pratique chronophage et coûteuse. artères humaines varient en diamètre de lumière d&#39;environ 2,0 à 38 mm et une épaisseur de paroi d&#39;environ 0,5 à 2,5 mm. Nous avons créé une méthode, appelée &quot;Ring Méthode d&#39;empilage», dans lequel des anneaux de taille variable de tissu du type cellulaire souhaité, montré ici avec des cellules musculaires lisses vasculaires (CML), peut être créé à l&#39;aide des guides de montants centraux pour contrôler le diamètre lumen et coques extérieures de dicter l&#39;épaisseur de la paroi du vaisseau. Ces anneaux de tissu sont ensuite empilées pour créer un produit d&#39;assemblage tubulaire, imitant la forme naturelle d&#39;un vaisseau sanguin. La longueur du navire peut be conçue par l&#39;empilement simplement le nombre de cycles nécessaires pour constituer la longueur nécessaire. Avec notre technique, les tissus de formes tubulaires, semblable à un vaisseau sanguin, peuvent être facilement fabriqués dans une variété de dimensions et longueurs pour répondre aux besoins de la clinique et le patient.

Démontrée ici est la fabrication de 3 tailles différentes d&#39; ingénierie vasculaire de greffe (figure 1), ce qui montre que la Méthode d&#39; empilage Ring (RSM) est évolutive. Pour prouver l&#39; applicabilité, les 3 tailles de navires différents choisis corrélat la taille réelle du vaisseau humain pour l&#39;artère descendante antérieure gauche (petite; diamètre de la lumière = 4 mm) 17, aorte descendante (intermédiaire; lumiè...

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Scaling of Engineered Vascular Grafts Using 3D Printed Guides and the Ring Stacking Method

les vaisseaux sanguins d&#39;ingénierie évolutive permettrait d&#39;améliorer l&#39;applicabilité clinique. Utilisation des guides 3D imprimés facilement considérables, anneaux de muscle lisse vasculaire ont été créés et empilés en une forme tubulaire, formant un greffon vasculaire. Greffes peuvent être dimensionnés pour répondre à la gamme de dimensions des artères coronaires humaines en changeant simplement la taille de la 3D-imprimé guide.

Mise à l&#39;échelle de l&#39;ingénierie vasculaire Greffes Utilisation 3D Printed Guides et Méthode d&#39;empilage Anneau

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

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