Name: a novel tenorrhaphy suture technique with tissue engineered collagen graft to repair large tendon defects
Uploaded: 2021-12-10T13:00:00
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Die Autoren danken UCL für die Finanzierung dieses Projekts.

HINWEIS: Das Versuchsdesign und die ethische Genehmigung wurden vom UCL Institutional Review Board (IRB) eingeholt. Alle Experimente wurden gemäß der Verordnung des Innenministeriums und den Richtlinien des Animals (scientific procedure) Act 1986 mit überarbeiteter Gesetzgebung der europäischen Richtlinie 2010/63 / EU (2013) durchgeführt. Kaninchen wurden regelmäßig von einem benannten Tierarzt (NVS) und zweimal täglich von einem benannten Tierpflege- und Tierschutzbeauftragten (NACWO) inspiziert (gemäß den Ric...

In dieser Studie wurden Gewebe-Techn-Kollagentransplantate vom Typ I als Sehnentransplantat ausgewählt, da Kollagen ein natürliches Polymer ist und als Biomaterial für verschiedene Tissue-Engineering-Anwendungen verwendet wird27,28. Außerdem macht Kollagen 60% der Trockenmasse der Sehne aus, von denen 95% Typ 1 Kollagen 21,29,30,31<...

Sehnenruptur kann aufgrund extrinsischer Faktoren wie traumatischer Platzwunden oder übermäßiger Belastung der Sehne auftreten. Aufgrund der äußeren Zugkräfte, die auf eine Sehnenreparatur ausgeübt werden, bildet sich bei den meisten Sehnenreparaturtechniken unweigerlich ein Spalt. Derzeit werden Sehnendefekte / -lücken mit Auto-, Allo-, Xeno- oder künstlichen Transplantaten gefüllt, aber ihre Verfügbarkeit ist endlich, und die Spenderstelle ist eine Quelle der Morbidität.
Der Tissue-Engineering-Ansatz zur Herstellung von Sehnentransplantaten aus einem natürlichen Polymer wie Kollagen hat den entscheidenden Vorteil, biokompatibel zu sein und kann lebenswichtige extrazelluläre Matrixkomponenten (ECM) liefern, die die Zellintegration erleichtern. Aufgrund mangelnder fibriller Ausrichtung sind die mechanischen Eigenschaften der konstruierten Sehne (ET) jedoch der nativen Sehne unterlegen. Um die mechanischen Eigenschaften des schwächeren Kollagens zu erhöhen, wurden viele Methoden verwendet, wie z.B. physikalische Vernetzung unter Vakuum, UV-Strahlung und dehydrothermale Behandlungen1. Auch durch chemische Vernetzung mit Riboflavin erhöhten enzymatische und nicht-enzymatische Methoden die Kollagendichte und den Young-Modul des Kollagens in vitro2,3. Durch die Zugabe von Vernetzungsmitteln wird jedoch die Biokompatibilität des Kollagens beeinträchtigt, da Studien eine Veränderung der mechanischen Eigenschaften um 33% und einen Verlust der Zelllebensfähigkeit um 40% gezeigt haben3,4,5. Allmählicher Aufbau von Ausrichtung und mechanischer Festigkeit kann durch zyklische Belastung6erreicht werden; dies kann jedoch effizient in vivo7erworben werden.
Damit ET sich in vivo integrieren und Stärke erwerben kann, ohne dass eine chemische Veränderung erforderlich ist, wäre ein Ansatz, eine stabilisierende Nahttechnik zu verwenden, um das schwächere Konstrukt an Ort und Stelle zu halten. Die meisten Sehnenreparaturen beruhen auf dem Nahtdesign, um Sehnenenden zusammenzuhalten; Daher könnte eine Modifikation dieser bestehenden Techniken eine logische Lösungliefern 8,9.
Bis in die 1980er Jahre waren 2-Strang-Reparaturen weit verbreitet, aber neuere chirurgische Literatur beschreibt die Verwendung von 4 Strängen, 6 Strängen oder sogar 8 Strängen in der Reparatur10,11. Im Jahr 1985 beschrieb Savage 6-Litzen-Nahttechniken mit 6 Ankerpunkten, und es war deutlich stärker als die Bunnell-Nahttechnik, die 4 Stränge verwendet 12. Auch 8-Strang-Reparaturen sind 43% stärker als andere Stränge in Leichen- und In-situ-Modellen, aber diese Reparaturen sind nicht weit verbreitet, da es technisch schwierig wird, die Reparaturen genau zu reproduzieren13,14,15,16. Daher bezieht sich eine größere Anzahl von Kernnahtsträngen auf eine proportionale Zunahme der biomechanischen Eigenschaften der reparierten Sehne. Es gibt jedoch einen Verlust der Zelllebensfähigkeit um die Nahtpunkte, und ein Trauma durch übermäßiges Nähen kann zum Nachteil der Sehne sein, was die Sehnenheilung beeinträchtigen kann17. Nahttechniken sollten eine starke geometrische Reparatur bieten, die ausgewogen und relativ unelastisch ist, um Sehnenlücken nach der Reparatur zu minimieren. Darüber hinaus müssen die Lage der Naht und ihrer Knoten strategisch platziert werden, damit sie das Gleiten, die Blutversorgung und die Heilung nicht beeinträchtigen, bis eine ausreichende Kraft erreicht ist10,18.
Um die Machbarkeit zu ermitteln, schwächeres ET-Transplantat oder anderes Transplantatmaterial zwischen gerissenen Sehnen zu sichern, haben wir eine neuartige Nahttechnik entwickelt, die das Transplantat abladen kann, so dass es reifen und sich allmählich in das Wirtsgewebe in vivo integrieren kann.

<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

Die chirurgische Behandlung großer Sehnendefekte mit Sehnentransplantaten ist eine Herausforderung, da es eine begrenzte Anzahl von Stellen gibt, an denen Spender leicht identifiziert und verwendet werden können. Derzeit wird diese Lücke mit Sehnen-Auto-, Allo-, Xeno- oder künstlichen Transplantaten gefüllt, aber klinische Methoden, um sie zu sichern, sind aufgrund des Ausmaßes nicht unbedingt auf Tiere übertragbar. Um neue Biomaterialien zu bewerten oder ein Sehnentransplantat aus Kollagen Typ 1 zu untersuchen, haben wir eine modifizierte Nahttechnik entwickelt, um die konstruierte Sehne in Übereinstimmung mit den Sehnenenden zu halten. Die mechanischen Eigenschaften dieser Transplantate sind der nativen Sehne unterlegen. Um die konstruierte Sehne in klinisch relevante Modelle der belasteten Reparatur zu integrieren, wurde eine Strategie gewählt, um das gewebezüchtige Sehnentransplantat zu entladen und die Reifung und Integration der konstruierten Sehne in vivo zu ermöglichen, bis eine mechanisch gesunde Neosehne gebildet wurde. Wir beschreiben diese Technik unter Einbeziehung des Kollagen-Typ-1-Gewebe-Manipulierten-Sehnenkonstrukts.

Wir haben Kollagentransplantate verwendet, die aus Kollagen vom Typ I hergestellt wurden, da dies das vorherrschende Protein in der Sehne ist. Es macht fast 95% des gesamten Kollagens in der Sehne aus; Daher hat Kollagen alle idealen Eigenschaften für die Nachahmung der Sehne in vivogezeigt 21,22.
In dieser Studie wurde das verwendete Kollagen Typ I aus der Rat...

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

In diesem Artikel stellen wir ein In-vitro- und In-situ-Protokoll vor, um eine Sehnenlücke von bis zu 1,5 cm zu reparieren, indem sie mit künstlichem Kollagentransplantat gefüllt wird. Dies wurde durch die Entwicklung einer modifizierten Nahttechnik erreicht, um die mechanische Belastung zu tragen, bis das Transplantat in das Wirtsgewebe reift.

Eine neuartige Tenorrhaphy-Nahttechnik mit tissue engineered Collagen Graft zur Reparatur großer Sehnendefekte

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

Diese chirurgische Technik des Nähens, eines gewebetechnisierten Stücks Kollagen, wird die Art und Weise revolutionieren, wie wir Gewebe-Techn-Graphen verwenden, um Sehnenautogramme zu ersetzen, die derzeit für die Sehnenrekonstruktion verwendet werden. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie eine chirurgisch optimierte Nahttechnik verwendet, um eine Gewebe-Neurosehne in vivo unterzubringen. Diese Methode kann helfen, Schlüsselfragen im angrenzenden Bereich des Tissue Engineering über die Verwendung von Kollagengraphen für die Sehnenrekonstruktion zu beantworten.Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie eine chirurgisch optimierte Grapheneinfügungstechnik verwendet, um einen gewebetechnisierten Sehnengraphen in vivo unterzubringen. Die Implikationen dieser Technik erstrecken sich auf die Therapie einer Sehnenlücke. Weil es von der Stange ist und für Chirurgen leicht zugänglich ist.Diese Methode kann jedoch Einblicke in die chirurgische Reparatur von Sehnen geben. Es kann auch auf andere Handwerksverfahren angewendet werden. Die visuelle Demonstration dieser Methode ist von entscheidender Bedeutung, da die Vivo-Anwendung der Naht ohne den Einsatz einer großen Anzahl von Tieren schwer zu bewältigen sein kann.Beginnen Sie mit Alec Walton, vier Milliliter Rattenschwanzkollagen Typ eins, monomere Kollagenlösung. Dann fügen Sie 500 Mikroliter des 10-fachen minimalen essentiellen Mediums zur Kollagenlösung hinzu und titrieren Sie gegen fünf und ein molares Natriumhydroxid, um die Lösung zu neutralisieren. Als nächstes fügen Sie 500 Mikroliter von Dulbeccos Modified Eagle Medium zur Lösung hinzu und übertragen Sie fünf Milliliter der Mischung in eine speziell angefertigte rechteckige Metallform.Stellen Sie die Form dann 15 Minuten lang auf 37 Grad Celsius und 5% CO2, um die Matrixmontage zu erleichtern. Nach der Polymerisation übertragen Sie das Kollagen-Hydrogel aus der Form in eine Standard-Kunststoffkompressionseinheit zwischen zwei 50 Mikrometer langen Nylon-Mesh-Platten. Tragen Sie fünf Minuten lang eine statische Belastung von 120 Gramm auf die Baugruppe auf, um die interstitielle Flüssigkeit aus dem Hydrogel zu entfernen, wobei vier Schichten oF-Filterpapier verwendet werden, um die abgegebene Flüssigkeit zu absorbieren.Nachdem Sie drei weitere Hydrogele auf die gleiche Weise vorbereitet haben, rollen Sie alle vier komprimierten Gele zusammen und schneiden Sie die Rolle in 15-Millimeter-Segmente. Bevor Sie mit dem Eingriff beginnen, schneiden Sie die Haare an beiden Hinterbeinen eines 16 bis 25 Wochen alten männlichen Kaninchens und verwenden Sie eine chirurgische Klinge Nummer 20, um einen neun Zentimeter langen Schnitt in einem Glied um den unteren röhrenförmigen Fibularbereich zu machen, um die hintere Sehne der Tibialis freizulegen. Setzen Sie dann eine 17 Millimeter lange Schnittsehne frei und befeuchten Sie das Gewebe mit PBS, um das Gewebe hydratisiert zu halten.Als nächstes entfernen Sie ein 15-Millimeter-Segment aus der Sehne in der Mitte und ersetzen das ausgeschnittene Gewebe durch das künstlich hergestellte Gewebekollagentransplantat. Mit drei Nullkernnähten verriegeln Sie das Transplantat proximal von den nativen Sehnenenden. Führen Sie die Nähte über die gesamte Länge des Transplantats, um das Transplantat distal vom geschnittenen Ende zu verriegeln.Befestigen Sie beide Enden des künstlich hergestellten Gewebes an der nativen Sehne mit sechs null kontinuierlich laufenden Nähten um die Peripherie des Transplantats. Bestätigen Sie dann manuell, dass die Spannung an den Nähten angemessen ist und dass in keiner dieser Nähte Schlaffheit vorliegt. Wie gezeigt, ist der ausgeschnittene Sehnenspalt mit einem 15 Millimeter langen künstlichen Gewebesehnentransplantat gefüllt und mit drei Null-Interlock-Nähten bei 17 Millimetern gesichert, um als Lastbarrieren zu fungieren, und mit sechs Nullnähten am nativen Gewebe.Die mittlere Bruchfestigkeit der Reparatur betrug etwa 51 Newton, deutlich höher als die der Kontroll-Kessler-Reparatur von etwa 12 Newton. Demonstration des Einflusses der Kernnahtlänge und der distalen Verzahnung bei der Verhinderung von Reparaturversagen bei höheren Magnitudenkräften. In Nahtwiderstandsexperimenten zeigte sich eine mittlere Bruchfestigkeit von etwa 25 Newton, signifikant höher als die kontrollierte mittlere Bruchfestigkeit von etwa 14 Newton.Es gibt zwei wichtige Dinge, an die man sich erinnern sollte. Erstens, stellen Sie sicher, dass Sie eine Kollagenlösung bei entsprechendem pH-Wert neutralisieren. Und zweitens sollte es genug Nahtspannung geben und es gibt keine Schlaffheit in der Naht.Nach der Entwicklung der Nahttechnik hat sie also neue Perspektiven in der Art und Weise eröffnet, wie Forscher auf dem Gebiet des Tissue Engineering von Sehnen die Sehnenreparatur und den Sehnenersatz und die Sehnenregeneration beim Menschen in Zukunft angehen können. Denken Sie daran, in neutralisierter Kollagenlösung zu einem idealen pH-Wert zu formulieren. Und manuell sicherzustellen, dass die Nahtspannung angemessen ist, so dass es keine Schlaffheit in der Naht gibt.Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Weg für Forscher auf dem Gebiet des Tissue Engineering und der Tending-Regeneration, um die Sehnenlückenreparatur beim Menschen zu erforschen.

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

Density Gradient Multilayered Polymerisation (DGMP): A Novel Technique für das Erstellen von Multi-Fach, Anpassbare Scaffolds für das Tissue Engineering

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

Forschung

Biotechnik

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

Operationstechnik zur Implantation von Tissue Engineered Gefäßprothesen und Folge<em&gt; In-vivo-</em&gt; Überwachung

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

Generierung und Pfropfen von Tissue Engineering Gefäße in einem Maus-Modell

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-Kollagen-basierten Modell von polarisiertem Neural Tissue

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

Zerkleinerte Gewebe in komprimierter Collagen: Ein zellhaltigen Biotransplant für einstufige rekonstruktive Reparatur

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

Anwendungen<em&gt; In Vivo</em&gt; Funktionstest der Ratte Vorderer Schienbeingewebe Skeletal Muscle Repair Engineered für die Bewertung

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

Dreidimensionale Gewebezüchtungen ausgerichtet Astrozyten Netzwerke Nervensystem Regeneration zu rekapitulieren Entwicklungsmechanismen

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 von Knorpel und Haut-Gewebe-Analoga nutzen eine neuartige Passive Einheit Mischtechnik für 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

Mikrodissektion primäre renale Gewebe Segmente und Einbindung mit neuartigen Gerüst-freie Konstrukt-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 Transplantation von menschlichen Eierstockgewebe mit veränderter Endothelzellen: eine Zell-basierte Strategie-Kombination beschleunigt Perfusion mit direkten Parakrine Lieferung

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