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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Gli autori desiderano ringraziare i nostri compagni di Lam laboratorio colleghi Ammar Chishti e Bijal Patel per la loro gentile collaborazione con alcune delle cultura istologia e cellulare. Il finanziamento è stato fornito dal Wayne State University nanomedicina Fellowship (CBP), start-up fondi e Cardiovascular Research Institute Seed Grant (MTL).

1. Colture cellulari Preparazione <ol><li> Utilizzare aortica cellule muscolari lisce umane acquistati in commercio. </li><li> Mantenere le cellule della muscolatura liscia dei media la crescita delle cellule composte da 88,6% 231 mezzi di comunicazione, lo 0,1% ciascuno di insulina umana ricombinante (RH-insulina), ricombinante fattore di crescita dei fibroblasti umani (RH-FGF), ricombinante del fattore di crescita epidermico umano (RH-FGF), e acido ascorbico; e 5% ciascuno di siero bovino fetale (FBS) e L-glutammina...

<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>

Il metodo Stacking anello presenta molteplici vantaggi rispetto ingegneria tessutale attuali tecniche costrutto vascolari. La RSM può essere adattato per creare vasi umani di qualsiasi dimensione, semplicemente personalizzare le dimensioni postali e guscio esterno. Il nostro metodo permette lo sviluppo dei vasi ingegnerizzati libera polimero-composte unicamente da cellule umane e rapidamente degradare il materiale di supporto si trovano in processo di guarigione delle ferite naturale del corpo. innesti polimeri sono no...

Nel trattamento della malattia coronarica (CAD), propri vasi sanguigni del paziente vengono raccolte come materiale di innesto per un intervento chirurgico di bypass. Tuttavia, spesso, i malati non hanno vasi vitali per donare a se stessi, e nei casi in cui lo fanno, il sito donatore, reca notevole ulteriori danni e ha un serio rischio di infezione. 1 innesti vascolari Engineered potrebbero soddisfare questa esigenza. La scalabilità è della massima importanza per le navi di ingegneria al fine di soddisfare la vasta gamma di requisiti di dimensione nave paziente. Tuttavia, i metodi attuali per le navi di ingegneria non sono facilmente scalabile, e in genere richiedono rigenerazione di stampi complessi o impalcature di polimeri. La maggior parte progettati innesti o utilizzano un ponteggio tubolare in polimero che viene seminato con fibroblasti vascolari, muscolari lisce, o cellule endoteliali; oppure rotolare una strato di cellule attorno ad un mandrino per creare un tubo di tessuto. Due innesti vascolari ingegnerizzate negli studi clinici si basano su un decellularized piattaforma di polimero-ECM. 2, 3, 4 innesti di polimeri disponibili per l&#39;uso nella riparazione vascolare sono già noti per avere problemi con la pervietà, che potrebbero derivare da una questione importante con l&#39;applicazione a lungo termine di un innesto con una presenza di polimero sostenuta. Stampi tubolari sono stati utilizzati per fabbricare navi completamente cellulari, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 che procedure richiederebbe disegno aggiuntivo e produzione di utensili per stampi personalizzati per produrre navi in una varietà di formati . Il metodo descritto nel presente documento comprende una tecnica innovativa per creare facilmente scalabile vascolare ingegnerizzatoinnesti utilizzando inserti stampati 3D personalizzabili e piastre di coltura tradizionali. 14 Le cellule vengono seminate in piastre con inserti di un palo centrale e guscio esterno. I controlli a lume di diametro e consente il monostrato cellulare di auto-assemblano in un anello di tessuto. I comandi guscio esterno spessore dell&#39;anello, e quindi lo spessore della parete del recipiente finale. anelli di tessuto completati vengono quindi impilate a formare un tubolare, graft vascolare. Il vantaggio di questo metodo, definito il &quot;Ring Metodo Stacking,&quot; è che qualsiasi tipo di cellule aderenti può essere seminato nel setup piastra e anelli di tessuto o tubi di qualsiasi dimensione necessaria per l&#39;applicazione desiderata può essere generato semplicemente modificando inserti di guida. Tecniche comparative in Ingegneria dei Tessuti Creazione anelli di tessuto restano difficili in scala, 15, 16 che richiedono rigenerazione di stampi per ogni dimensione desiderata. Inoltre, innesti vascolari realizzati con questo metodo si possono produrred in 2-3 settimane, alcune settimane più veloce rispetto ad altre navi ingegnerizzati. 6 Per la clinica, questa volta discrepanza può fare una differenza significativa nel trattamento di un paziente deterioramento.

<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

Malattia coronarica rimane una delle principali cause di morte, che colpisce milioni di americani. Con la mancanza di innesti vascolari autologhi disponibili, innesti ingegnerizzati offrono un grande potenziale per il trattamento del paziente. Tuttavia, innesti vascolari ingegnerizzati in genere non sono facilmente scalabile, che richiede la fabbricazione di stampi personalizzati o tubi polimerici per personalizzare al formato, costituendo una pratica richiede tempo e costoso. arterie umane variano nel diametro del lume da circa 2,0-38 mm e spessore di parete da circa 0,5-2,5 mm. Abbiamo creato un metodo, definito il &quot;Ring Metodo di impilamento&quot;, in cui gli anelli di dimensioni variabili di tessuto di tipo cellulare desiderato, hanno dimostrato qui con le cellule muscolari lisce vascolari (SMC), possono essere creati utilizzando le guide del centro messaggi per controllare il diametro del lume e gusci esterni di dettare spessore della parete del vaso. Questi anelli di tessuto vengono poi impilati per creare un costrutto tubolare, imitando la forma naturale di un vaso sanguigno. La lunghezza della nave può be adattato semplicemente impilando il numero di squilli richiesto per costituire la lunghezza necessaria. Con la nostra tecnica, tessuti di forme tubolari, simile ad un vaso sanguigno, possono essere facilmente realizzati in una varietà di dimensioni e lunghezze per soddisfare le esigenze della clinica e paziente.

Dimostrato qui è fabbricazione di 3 formati differenti graft vascolari ingegnerizzati (Figura 1), dimostrando che il Metodo di impilamento Ring (RSM) è scalabile. Per dimostrare l&#39;applicabilità, i 3 formati differenti vaso scelto correlato alle effettive dimensioni delle navi umano per la discendente anteriore sinistra (piccolo; lume diametro = 4 mm) 17, aorta discendente (intermedio; diametro del lume = 10 mm) e dell&#39;aorta ascendente (...

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

Scalabili vasi sanguigni ingegnerizzati migliorerebbero applicabilità clinica. Uso delle guide facilmente considerevoli 3D-stampati, anelli di muscolatura liscia vascolare sono stati creati e accatastati in una forma tubolare, formando un innesto vascolare. Innesti possono essere dimensionati per soddisfare la gamma di dimensioni delle arterie coronarie umane semplicemente cambiando la dimensione guida 3D-stampata.

Scaling di Engineered vascolari innesti Usando 3D Stampato Guide e il metodo di impilamento Anello

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