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

Авторы хотели бы поблагодарить UCL за финансирование этого проекта.

ПРИМЕЧАНИЕ: Дизайн эксперимента и этическое одобрение были получены от Институционального наблюдательного совета UCL (IRB). Все эксперименты проводились в соответствии с постановлением Министерства внутренних дел и руководящими принципами Закона о животных (научная процедура) 1986 года с...

В этом исследовании тканевые коллагеновые трансплантаты типа I были выбраны в качестве сухожильного трансплантата, потому что коллаген является природным полимером и используется в качестве биоматериала для различных применений тканевой инженерии27,28....

Разрыв сухожилия может произойти из-за внешних факторов, таких как травматические рваные раны или чрезмерная нагрузка на сухожилие. Из-за внешних сил растяжения, приложенных к восстановлению сухожилий, неизбежно образуется зазор при большинстве методов восстановления сухожилий. В настоящее время дефекты сухожилий/промежутки заполняются ауто-, алло-, ксено- или искусственными трансплантатами, но их доступность конечна, а донорский участок является источником заболеваемости.
Тканеинженерный подход к изготовлению сухожильного трансплантата из природного полимера, такого как коллаген, имеет отличительное преимущество в том, что он биосовместим и может обеспечить жизненно важные компоненты внеклеточного матрикса (ECM), которые облегчают интеграцию клеток. Однако из-за отсутствия фибриллярного выравнивания механические свойства инженерного сухожилия (ET) уступают нативному сухожилию. Для повышения механических свойств более слабого коллагена использовались многие методы, такие как физическое сшивание под вакуумом, УФ-излучение и дегидротермические обработки1. Также за счет химического сшивания с рибофлавином ферментативным и неферментативным методами повышается плотность коллагена и модуль Юнга коллагена in vitro2,3. Однако при добавлении сшивающих агентов биосовместимость коллагена ставится под угрозу, так как исследования показали 33% изменение механических свойств и 40% потерю жизнеспособности клеток3,4,5. Постепенное накопление выравнивания и механической прочности может быть получено за счет циклической нагрузки6; однако это может быть эффективно приобретено in vivo7.
Для того, чтобы ET интегрировался in vivo и приобрел прочность без необходимости химического изменения, одним из подходов было бы использование стабилизирующей шовной техники для удержания более слабой конструкции на месте. Большинство ремонтов сухожилий полагаются на конструкцию шва, чтобы удерживать концы сухожилий вместе; следовательно, модификация этих существующих методов могла бы обеспечить логическое решение8,9.
До 1980-х годов широко использовались 2-прядные ремонты, но в недавней хирургической литературе описывается использование 4 прядей, 6 прядей или даже 8 прядей в ремонте10,11. В 1985 году Сэвидж описал методы 6-прядного шва с 6 точками крепления, и он был значительно сильнее, чем метод шва Баннелла, который использует 4 пряди 12. Кроме того, 8-прядный ремонт на 43% прочнее, чем другие пряди в моделях cadaver и in situ, но этот ремонт не широко практикуется, так как становится технически трудно точно воспроизвести ремонт13,14,15,16. Поэтому большее количество стержневых нитей шва связано с пропорциональным увеличением биомеханических свойств восстановленного сухожилия. Тем не менее, происходит потеря жизнеспособности клеток вокруг точек шва, и травма от чрезмерного наложения швов может быть в ущерб сухожилию, что может поставить под угрозу заживление сухожилия17. Шовные методы должны обеспечивать сильное геометрическое восстановление, которое является сбалансированным и относительно неэластичным, чтобы свести к минимуму разрыв сухожилия после ремонта. Кроме того, расположение шва и его узлов должно быть стратегически размещено, чтобы они не мешали скольжению, кровоснабжению и заживлению до тех пор, пока не будет получено достаточное количество прочности10,18.
Чтобы установить возможность обеспечения более слабого трансплантата ET или другого материала трансплантата между разорванным сухожилием, мы разработали новую технику шва, которая может разгрузить трансплантат, чтобы он мог созревать и постепенно интегрироваться в ткань хозяина in vivo.

<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

Хирургическое лечение больших дефектов сухожилий с помощью сухожильных трансплантатов является сложной задачей, поскольку существует конечное количество участков, где доноры могут быть легко идентифицированы и использованы. В настоящее время этот пробел заполняется сухожильными ауто-, алло-, ксено- или искусственными трансплантатами, но клинические методы их защиты не обязательно переводятся на животных из-за масштаба. Чтобы оценить новые биоматериалы или изучить сухожильный трансплантат, состоящий из коллагена типа 1, мы разработали модифицированную технику шва, чтобы помочь поддерживать спроектированное сухожилие в выравнивании с концами сухожилий. Механические свойства этих трансплантатов уступают нативному сухожилию. Для включения инженерного сухожилия в клинически значимые модели восстановления нагрузки была принята стратегия разгрузки тканевого сухожильного трансплантата и обеспечения созревания и интеграции инженерного сухожилия in vivo до тех пор, пока не будет сформирован механически здоровый неотендон. Мы описываем эту технику, используя включение коллагенового типа 1 тканевой конструкции сухожилия.

Мы использовали коллагеновые трансплантаты, изготовленные из коллагена I типа, так как это преобладающий белок, обнаруженный в сухожилии. Он составляет почти 95% от общего количества коллагена в сухожилии; следовательно, коллаген обладает всеми идеальными свойствами д...

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

В этой статье мы представляем протокол in vitro и in situ для восстановления сухожильного промежутка до 1,5 см путем заполнения его инженерным коллагеновым трансплантатом. Это было выполнено путем разработки модифицированной техники шва для принятия механической нагрузки до тех пор, пока трансплантат не созреет в ткани хозяина.

Новый метод наложения швов теноррафи с тканевым коллагеновым трансплантатом для восстановления больших дефектов сухожилий

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

Таким образом, эта хирургическая техника наложения швов, тканевый инженерный кусок коллагена, произведет революцию в том, как мы используем тканевые инженерные графы для замены эндональных автографов, которые в настоящее время используются для реконструкции сухожилий. Основным преимуществом этой техники является то, что она использует хирургически оптимизированную технику шва для размещения тканевого нервного сухожилия in vivo. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области сопутствующей тканевой инженерии об использовании коллагеновых графов для реконструкции сухожилий.Основным преимуществом этого метода является то, что он использует хирургически оптимизированную технику вставки графа для размещения тканевого инженерного, сухожильного графа in vivo. Последствия этого метода распространяются на терапию сухожильного разрыва. Потому что он готов и легко доступен для хирургов.Тем не менее, этот метод может дать представление о хирургическом восстановлении сухожилий. Он также может быть применен к другим процедурам крафта. Визуальная демонстрация этого метода имеет решающее значение, так как применение шва vivo может быть трудно освоить без использования большого количества животных.Начнем с Алека Уолтона, четыре миллилитра коллагена крысиного хвоста типа один, мономерный коллагеновый раствор. Затем добавьте 500 микролитров в 10 раз минимально необходимой среды в раствор коллагена и титруйте против пяти и одного молярного гидроксида натрия для нейтрализации раствора. Затем добавьте 500 микролитров модифицированной среды Dulbecco в раствор и переложите пять миллилитров смеси в специально построенную прямоугольную металлическую форму.затем поместите форму при температуре 37 градусов Цельсия и 5% CO2 в течение 15 минут, чтобы облегчить сборку матрицы. После полимеризации перенесите гидрогель коллагена из формы в стандартный пластиковый компрессионный узел между двумя 50-микрометровыми листами нейлоновой сетки. Приложите статическую нагрузку в 120 граммов к сборке в течение пяти минут, чтобы удалить интерстициальную жидкость из гидрогеля, используя четыре слоя фильтровальной бумаги oF для поглощения выгружаемой жидкости.После приготовления еще трех гидрогелей таким же образом сверните все четыре сжатых геля вместе и разрежьте рулон на 15-миллиметровые сегменты. Перед началом процедуры подстригите волосы на обеих задних конечностях кролика мужского пола в возрасте от 16 до 25 недель и используйте хирургическое лезвие no 20, чтобы сделать девятисантиметровый разрез в одной конечности вокруг нижней трубчатой малоберцовой области, чтобы обнажить заднее сухожилие большеберцовой кости. Затем обнажите 17-миллиметровое сухожилие и смочите ткань PBS, чтобы сохранить ткань гидратированной.Затем удалите 15-миллиметровый сегмент из сухожилия в средней точке и замените иссеченную ткань инженерным тканевым коллагеновым трансплантатом. Используя три нулевых стержневых шва, заблокируйте трансплантат проксимально от родных концов сухожилия. Прохождение швов по всей длине трансплантата, чтобы сцепить трансплантат дистально от разрезанного конца.Закрепите оба конца инженерной ткани на нативном сухожилии с помощью шести нулевых непрерывных швов по периферии трансплантата. Затем вручную подтвердите, что натяжение на швах является уместным и что ни в одном из этих швов нет хлопьев. Как было продемонстрировано, иссеченный сухожильный зазор заполнен инженерным тканевым сухожильным трансплантатом длиной 15 миллиметров и закреплен тремя нулевыми стыковыми швами на 17 миллиметров, чтобы действовать как барьеры нагрузки и шестью нулевыми швами к нативной ткани.Средняя прочность на разрыв ремонта составляла около 51 ньютона, что значительно выше, чем у контрольного ремонта Кесслера примерно 12 ньютонов. Демонстрация влияния длины стержневого шва и дистального сцепления на предотвращение отказа ремонта при более высоких силах. В экспериментах по сопротивлению шва было продемонстрировано среднее сопротивление на разрыв примерно 25 ньютонов, что значительно выше, чем контрольная средняя прочность на разрыв около 14 ньютонов.Есть две ключевые вещи, которые нужно помнить. Во-первых, убедитесь, что вы нейтрализуете раствор коллагена при соответствующем рН. А во-вторых, должно быть достаточное натяжение шва и отсутствие хлопьев внутри шва.Таким образом, после разработки шовной техники она принесла новые перспективы в том, как исследователи в области тканевой инженерии сухожилий могут подходить к восстановлению сухожилий, а также замене сухожилий и регенерации сухожилий у людей в будущем. Не забудьте сформулировать в нейтрализованном растворе коллагена, при идеальном рН. И вручную убедиться, что натяжение шва является соответствующим, чтобы в шве не было вялости.После своего развития эта техника проложила путь для исследователей в области тканевой инженерии и регенерации для изучения восстановления сухожильных разрывов у людей.

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

Градиента плотности многослойных полимеризации (DGMP): новый метод для создания Multi-купе, Настраиваемые Строительные леса для тканевой инженерии

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

Хирургическая техника для имплантации тканей Engineered сосудистые протезы и последующих<em&gt; В Vivo</em&gt; Мониторинг

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

Генерация и прививка тканевой инженерии сосудов в мышиной модели

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

Инженерная 3D Шелковый коллагена на основе модели поляризованного нервной ткани

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

Измельченной ткани в сжатом коллагена: Сотовый содержащих Biotransplant одноместным-ступенчатую реконструктивной Ремонт

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

Применения<em&gt; В Vivo</em&gt; Функциональное тестирование Крысы передней большеберцовой для оценки Tissue Engineered скелетной мускулатуре Ремонт

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

Трехмерные ткани спроектированы в соответствие экзоцитоз сетей для пилки развития механизмов и содействия регенерации нервной системы

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

Подложке хряща и аналогов ткани кожи, используя Роман пассивного смешивания единицы техники для 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 первичной почечной ткани сегментов и интеграция с технологией Роман эшафот свободной конструкции

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

Совместное трансплантация человеческих тканей яичника с инженерии эндотелиальных клеток: несамостоятельных Cell-based стратегии ускоренного перфузии с паракринными прямой доставки

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