Name: a novel tenorrhaphy suture technique with tissue engineered collagen graft to repair large tendon defects
Uploaded: 2021-12-10T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Novel Tenorrhaphy Suture Technique with Tissue Engineered Collagen Graft to Repair Large Tendon Defects at JoVE.com

De auteurs willen de UCL bedanken voor de financiering van dit project.

OPMERKING: Experimentontwerp en ethische goedkeuring werden verkregen van de UCL Institutional Review Board (IRB). Alle experimenten werden uitgevoerd volgens de verordening van home office en richtlijnen van dieren (wetenschappelijke procedure) Act 1986 met herziene wetgeving van de Europese richtlijn 2010/63 / EU (2013). Konijnen werden periodiek geïnspecteerd door een benoemde dierenarts (NVS) en twee keer per dag door een benoemde dierenverzorgings- en welzijnsfunctionaris (NACWO) (volgens de richtlijnen en voorschr...

In deze studie werd tissue engineered type I collageentransplantaten gekozen als peestransplantaat omdat collageen een natuurlijk polymeer is en wordt gebruikt als biomateriaal voor verschillende tissue engineering-toepassingen27,28. Ook vormt collageen 60% van de droge massa van pees, waarvan 95% type 1 collageen 21,29,30,31,</sup...

Peesruptuur kan optreden als gevolg van extrinsieke factoren zoals traumatische scheuren of overmatige belasting van de pees. Door de externe trekkrachten die op een peesreparatie worden geplaatst, ontstaat er onvermijdelijk een opening bij de meeste peeshersteltechnieken. Momenteel worden peesdefecten/gaten opgevuld met auto-, allo-, xeno- of kunstmatige grafts, maar hun beschikbaarheid is eindig en de donorplaats is een bron van morbiditeit.
De weefselmanipulatiebenadering om peestransplantaat te fabriceren uit een natuurlijk polymeer zoals collageen heeft het onderscheidende voordeel dat het biocompatibel is en vitale extracellulaire matrix (ECM) componenten kan leveren die celintegratie vergemakkelijken. Door een gebrek aan fibrillaire uitlijning zijn de mechanische eigenschappen van de gemanipuleerde pees (ET) echter inferieur aan de inheemse pees. Om de mechanische eigenschappen van het zwakkere collageen te verhogen, zijn veel methoden gebruikt, zoals fysieke cross-linking onder vacuüm, UV-straling en dehydrothermale behandelingen1. Ook door chemische cross-linking met riboflavine verhoogden enzymatische en niet-enzymatische methoden de collageendichtheid en de Young's modulus van het collageen in vitro2,3. Door het toevoegen van cross-linking middelen wordt de biocompatibiliteit van het collageen echter aangetast, aangezien studies een verandering van 33% in mechanische eigenschappen en 40% verlies van levensvatbaarheid van de cel hebben aangetoond3,4,5. Geleidelijke opbouw van uitlijning en mechanische sterkte kan worden verkregen door cyclische belasting6; dit kan echter efficiënt worden verkregen in vivo7.
Om ET in vivo te integreren en kracht te verkrijgen zonder de noodzaak van chemische verandering, zou een benadering zijn om een stabiliserende hechttechniek te gebruiken om het zwakkere construct op zijn plaats te houden. De meeste peesreparaties zijn afhankelijk van het hechtontwerp om peesuiteinden bij elkaar te houden; daarom zou aanpassing van deze bestaande technieken een logische oplossing kunnen bieden8,9.
Tot de jaren 1980 werden 2-streng reparaties veel gebruikt, maar recente chirurgische literatuur beschrijft het gebruik van 4 strengen, 6 strengen of zelfs 8 strengen in reparatie10,11. In 1985 beschreef Savage 6-strengs hechttechnieken met 6 ankerpunten, en het was aanzienlijk sterker dan de Bunnell-hechttechniek die 4 strengen 12gebruikt. Ook zijn 8-streng reparaties 43% sterker dan andere strengen in kadaver- en in situ-modellen, maar deze reparaties worden niet op grote schaal toegepast omdat het technisch moeilijk wordt om de reparaties nauwkeurig te reproduceren13,14,15,16. Daarom heeft een groter aantal kernnaadstregen betrekking op een evenredige toename van de biomechanische eigenschappen van de gerepareerde pees. Er is echter een verlies van levensvatbaarheid van de cel rond de hechtpunten en trauma door overmatig hechten kan ten koste gaan van de pees, wat de peesgenezing in gevaar kan brengen17. Hechttechnieken moeten zorgen voor een sterk geometrisch herstel dat evenwichtig en relatief inelastisch is om pees gapping na reparatie te minimaliseren. Bovendien moeten de locatie van de hechtdraad en de knopen strategisch worden geplaatst om ervoor te zorgen dat ze het glijden, de bloedtoevoer en de genezing niet verstoren totdat voldoende kracht is verkregen10,18.
Om de haalbaarheid vast te stellen om zwakkere ET-transplantaten of ander transplantaatmateriaal tussen gescheurde pezen te beveiligen, hebben we een nieuwe hechttechniek ontwikkeld die het transplantaat kan ontlasten, zodat het kan rijpen en geleidelijk in vivo in het gastheerweefsel kan integreren.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:772px;" width="773">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Rat tail type 1 Collagen&#160;</td>
			<td style="width:271px;">First Link, Birmingham, UK</td>
			<td style="width:119px;">60-30-810</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">prolene sutures 6-0</td>
			<td>Ethicon Ltd, Edinburgh, U.K.</td>
			<td>EP8726H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">prolene sutures 3-0</td>
			<td>Ethicon Ltd, Edinburgh, U.K.</td>
			<td>D8911</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Whatman filter paper</td>
			<td style="width:271px;">SIGMA-ALDRICH&#160;</td>
			<td style="width:119px;">WHA10010155</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Gibco&#160;DMEM, high glucose</td>
			<td style="width:271px;">Thermo Fisher Scientific&#160;</td>
			<td>11574486</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Nylon mesh&#160;</td>
			<td>Plastok (Meshes and Filtration) Ltd.</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a novel tenorrhaphy suture technique with tissue engineered collagen graft to repair large tendon defects

Chirurgisch beheer van grote peesdefecten met peestransplantaten is een uitdaging, omdat er een eindig aantal plaatsen is waar donoren gemakkelijk kunnen worden geïdentificeerd en gebruikt. Momenteel wordt deze leemte opgevuld met peesauto-, allo-, xeno- of kunstmatige grafts, maar klinische methoden om ze te beveiligen zijn niet noodzakelijkerwijs vertaalbaar naar dieren vanwege de schaal. Om nieuwe biomaterialen te evalueren of een peestransplantaat bestaande uit collageen type 1 te bestuderen, hebben we een aangepaste hechttechniek ontwikkeld om de gemanipuleerde pees in lijn te houden met de peepunten. Mechanische eigenschappen van deze grafts zijn inferieur aan de inheemse pees. Om gemanipuleerde pees op te nemen in klinisch relevante modellen van belast herstel, werd een strategie aangenomen om het weefsel gemanipuleerde peestransplantaat te ontlasten en de rijping en integratie van de gemanipuleerde pees in vivo mogelijk te maken totdat een mechanisch gezonde neopees werd gevormd. We beschrijven deze techniek met behulp van de integratie van het collageen type 1 weefsel gemanipuleerde pees construct.

We hebben collageentransplantaten gebruikt die zijn vervaardigd uit type I collageen, omdat dit het overheersende eiwit is dat in de pees wordt aangetroffen. Het vormt bijna 95% van het totale collageen in de pees; vandaar dat collageen alle ideale eigenschappen heeft getoond voor het nabootsen van pees in vivo21,22.
In deze studie werd het gebruikte type I coll...

Watch this Scientific Journal Video about A Novel Tenorrhaphy Suture Technique with Tissue Engineered Collagen Graft to Repair Large Tendon Defects at JoVE.com

A Novel Tenorrhaphy Suture Technique with Tissue Engineered Collagen Graft to Repair Large Tendon Defects

In dit artikel presenteren we een in vitro en in situ protocol om een peesspleet van maximaal 1,5 cm te herstellen door deze te vullen met gemanipuleerd collageentransplantaat. Dit werd uitgevoerd door een aangepaste hechttechniek te ontwikkelen om de mechanische belasting te nemen totdat het transplantaat in het gastheerweefsel rijpt.

Een nieuwe tenorrfaphy hechttechniek met weefselmanipulatie collageentransplantaat om grote peesdefecten te repareren

Surgical management of large tendon defects with tendon grafts is challenging, as there are a finite number of sites where donors can be readily ...

Dus deze chirurgische techniek van hechten, een weefsel gemanipuleerd stuk collageen zal een revolutie teweegbrengen in de manier waarop we weefselmanipulatiegrafieken gebruiken om peeshandtekeningen te vervangen die momenteel worden gebruikt voor peesreconstructie. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het een chirurgisch geoptimaliseerde hechttechniek gebruikt om een weefselneurosine in vivo te huisvesten. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen op het gebied van weefseltechnologie over het gebruik van collageengrafieken voor peesreconstructie.Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het een chirurgisch geoptimaliseerde grafiekinbrengtechniek gebruikt om een weefselmanipulatie, peesgrafiek in vivo te huisvesten. De implicaties van deze techniek strekken zich uit tot de therapie van een peesspleet. Omdat het van de plank is en gemakkelijk beschikbaar voor chirurgen.Deze methode kan echter inzicht geven in het chirurgische herstel van pezen. Het kan ook worden toegepast op andere knutselprocedures. Visuele demonstratie van deze methode is van cruciaal belang omdat de vivo toepassing van hechtdraad moeilijk te beheersen kan zijn zonder het gebruik van een groot aantal dieren.Begin met Alec Walton, vier milliliter rattenstaartcollageen type één, monomere collageenoplossing. Voeg vervolgens 500 microliter van 10 keer minimaal essentieel medium toe aan de collageenoplossing en titreer tegen vijf en één molair natriumhydroxide om de oplossing te neutraliseren. Voeg vervolgens 500 microliter Dulbecco's Modified Eagle Medium toe aan de oplossing en breng vijf milliliter van het mengsel over in een op maat gemaakte rechthoekige metalen mal.plaats de mal vervolgens gedurende 15 minuten op 37 graden Celsius en 5% CO2 om de matrixassemblage te vergemakkelijken. Breng na polymerisatie de collageenhydrogel uit de mal over in een standaard plastic compressieassemblage tussen twee nylon mesh-platen van 50 micrometer. Breng gedurende vijf minuten een statische belasting van 120 gram aan op de assemblage om de interstitiële vloeistof uit de hydrogel te verwijderen, met behulp van vier lagen oF-filterpapier om de afgevoerde vloeistof te absorberen.Nadat je nog drie hydrogels op dezelfde manier hebt bereid, rol je alle vier de samengeperste gels samen en snijd je de rol in segmenten van 15 millimeter. Voordat u met de procedure begint, knipt u het haar op beide achterpoten van een 16 tot 25 weken oud mannelijk konijn en gebruikt u een chirurgisch mes met nummer 20 om een incisie van negen centimeter in één ledemaat rond het inferieure buisvormige fibulaire gebied te maken, om de tibialis achterste pees bloot te leggen. Leg vervolgens een 17 millimeter sectionele pees bloot en maak het weefsel nat met PBS om het weefsel gehydrateerd te houden.Verwijder vervolgens een segment van 15 millimeter van de pees in het middenpunt en vervang het weggesneden weefsel door het collageentransplantaat van het gemanipuleerde weefsel. Met behulp van drie nulkernnaden, inter-lock het transplantaat proximaal van de inheemse peesuiteinden. Door de hechtingen over de gehele lengte van de ent te laten lopen om de ent distaal van het gesneden uiteinde te vergrendelen.Bevestig beide uiteinden van het gemanipuleerde weefsel aan de inheemse pees met zes nul continu lopende hechtingen rond de periferie van het transplantaat. Bevestig vervolgens handmatig dat de spanning op de hechtingen geschikt is en dat er geen slapheid is in een van deze hechtingen. Zoals aangetoond, is de weggesneden peesspleet gevuld met een 15 millimeter lang gemanipuleerd weefselpeestransplantaat en vastgezet met drie nul in elkaar grijpende hechtingen op 17 millimeter om te fungeren als lastbarrières en met zes nul hechtingen aan het inheemse weefsel.De gemiddelde breuksterkte van de reparatie was ongeveer 51 newton, aanzienlijk hoger dan die, van de controle Kessler-reparatie van ongeveer 12 Newton. Het aantonen van de invloed van de kernnaadlengte en de distale in elkaar grijpen bij het voorkomen van reparatiefouten bij hogere magnitudekrachten. In hechtweerstandsexperimenten werd een gemiddelde breuksterkte van ongeveer 25 Newton aangetoond, significant hoger dan de controlegemiddelde breuksterkte van ongeveer 14 Newton.Er zijn twee belangrijke dingen om te onthouden. Nummer één, zorg ervoor dat u een collageenoplossing neutraliseert met de juiste pH. En ten tweede moet er voldoende hechtspanning zijn en is er geen slappe hechting in de hechting.Dus na de ontwikkeling van de hechttechniek heeft het nieuwe perspectieven gebracht in de manier waarop onderzoekers op het gebied van weefseltechnologie van pezen, peesherstel en peesvervanging en peesregeneratie in de toekomst bij mensen kunnen benaderen. Vergeet niet om te formuleren in geneutraliseerde collageenoplossing, bij een ideale pH. En om er handmatig voor te zorgen dat de hechtspanning passend is, zodat er geen slapte in de hechting zit.Na de ontwikkeling maakte deze techniek de weg vrij voor onderzoekers op het gebied van tissue engineering en neigende regeneratie om peeskloofherstel bij mensen te onderzoeken.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Density Gradient Multilayered Polymerization (DGMP): A Novel Technique for Creating Multi-compartment, Customizable Scaffolds for Tissue Engineering

Density Gradient Multilayered Polymerization DGMP: A Novel Technique for Creating Multi-compartment, Customizable Scaffolds for Tissue Engineering

Dichtheidsgradiënt Meerlaagse polymerisatie (dGMP): een nieuwe techniek voor het maken van meerdere compartimenten, Aanpasbare Steigers for Tissue Engineering

Complex tissue culture matrices, in which types and concentrations of biological stimuli (e.g. growth factors, inhibitors, or small molecules) or matrix ...

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

Chirurgische techniek voor de inplanting van Tissue Engineered vaattransplantaten en de daaropvolgende<em&gt; In Vivo</em&gt; Monitoring

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 and Grafting of Tissue-engineered Vessels in a Mouse Model

Generatie en enten van-Weefselmanipulatieproducten Schepen in een muismodel

The construction of vascular conduits is a fundamental strategy for surgical repair of damaged and injured vessels resulting from cardiovascular diseases. ...

Engineered 3D Silk-collagen-based Model of Polarized Neural Tissue

Engineered 3D Silk-collageen-gebaseerde model van de gepolariseerde zenuwweefsel

Despite huge efforts to decipher the anatomy, composition and function of the brain, it remains the least understood organ of the human body. To gain a ...

Minced Tissue in Compressed Collagen: A Cell-containing Biotransplant for Single-staged Reconstructive Repair

Gehakt Tissue in Compressed Collageen: A-cel met Biotransplant voor Single-geënsceneerde Reconstructieve Repair

Conventional techniques for cell expansion and transplantation of autologous cells for tissue engineering purposes can take place in specially equipped ...

Applications of In Vivo Functional Testing of the Rat Tibialis Anterior for Evaluating Tissue Engineered Skeletal Muscle Repair

Applications of In Vivo Functional Testing of the Rat Tibialis Anterior for Evaluating Tissue Engineered Skeletal Muscle Repair

toepassingen van<em&gt; In Vivo</em&gt; Functioneel testen van de Rat tibialis anterior voor de evaluatie van Tissue Engineered Skeletal Muscle Repair

Despite the regenerative capacity of skeletal muscle, permanent functional and/or cosmetic deficits (e.g., volumetric muscle loss (VML) resulting from ...

Three-dimensional Tissue Engineered Aligned Astrocyte Networks to Recapitulate Developmental Mechanisms and Facilitate Nervous System Regeneration

Drie-dimensionale weefsel ontworpen uitgelijnd Astrocyt netwerken vergemakkelijken zenuwstelsel regeneratie te recapituleren Developmental mechanismen

Neurotrauma and neurodegenerative disease often result in lasting neurological deficits due to the limited capacity of the central nervous system (CNS) to ...

Bioprinting of Cartilage and Skin Tissue Analogs Utilizing a Novel Passive Mixing Unit Technique for Bioink Precellularization

Bioprinting van kraakbeen en huid weefsel analogen met behulp van een roman passief mengen eenheid techniek voor Bioink Precellularization

Bioprinting is a powerful technique for the rapid and reproducible fabrication of constructs for tissue engineering applications. In this study, both ...

Microdissection of Primary Renal Tissue Segments and Incorporation with Novel Scaffold-free Construct Technology

Microdissection van primaire renale weefsel segmenten en integratie met nieuwe steiger-vrije constructie technologie

Kidney transplantation is now a mainstream therapy for end-stage renal disease. However, with approximately 96,000 people on the waiting list and only ...

Co-transplantation of Human Ovarian Tissue with Engineered Endothelial Cells: A Cell-based Strategy Combining Accelerated Perfusion with Direct Paracrine Delivery

Co transplantatie van menselijke eierstokweefsel met gemanipuleerde endotheliale cellen: een combinatie van cel-gebaseerde strategie versneld perfusie met directe Paracrine levering

Infertility is a frequent side effect of chemotherapy and/or radiotherapy and for some patients, cryopreservation of oocytes or embryos is not an option. ...