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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Los autores desean agradecer a UCL por financiar este proyecto.

NOTA: El diseño del experimento y la aprobación ética se obtuvieron de la Junta de Revisión Institucional (IRB) de UCL. Todos los experimentos se llevaron a cabo según la regulación del Ministerio del Interior y las directrices de la Ley de Animales (procedimiento científico) de 1986 con la legislación revisada de la Directiva Europea 2010/63/UE (2013). Los conejos fueron inspeccionados por un cirujano veterinario nombrado (NVS) periódicamente y dos veces al día por un oficial de cuidado y bienestar animal nomb...

En este estudio, se eligieron injertos de colágeno tipo I de ingeniería tisular como injerto de tendón porque el colágeno es un polímero natural y se utiliza como biomaterial para diversas aplicaciones de ingeniería de tejidos27,28. Además, el colágeno constituye el 60% de la masa seca del tendón, de la cual el 95% es colágeno tipo 1 21,29,30,</...

La ruptura del tendón puede ocurrir debido a factores extrínsecos como laceraciones traumáticas o carga excesiva del tendón. Debido a las fuerzas de tracción externas colocadas en una reparación del tendón, inevitablemente se forma una brecha con la mayoría de las técnicas de reparación del tendón. Actualmente, los defectos / huecos tendinosos se llenan con injertos automáticos, aloo, xeno o artificiales, pero su disponibilidad es finita y el sitio donante es una fuente de morbilidad.
El enfoque de ingeniería tisular para fabricar injerto de tendón a partir de un polímero natural como el colágeno tiene la ventaja distintiva de ser biocompatible y puede proporcionar componentes vitales de matriz extracelular (ECM) que facilitan la integración celular. Sin embargo, debido a la falta de alineación fibrilar, las propiedades mecánicas del tendón diseñado (ET) son inferiores al tendón nativo. Para aumentar las propiedades mecánicas del colágeno más débil, se han utilizado muchos métodos, como la reticulación física al vacío, la radiación UV y los tratamientos dehidrotérmicos1. Asimismo, a través de la reticulación química con riboflavina, los métodos enzimáticos y no enzimáticos aumentaron la densidad del colágeno y el módulo de Young del colágeno in vitro2,3. Sin embargo, al añadir agentes reticulantes, la biocompatibilidad del colágeno se ve comprometida, ya que los estudios han demostrado una alteración del 33% en las propiedades mecánicas y una pérdida del 40% de la viabilidad celular3,4,5. La acumulación gradual de alineación y resistencia mecánica se puede obtener a través de la carga cíclica6; sin embargo, esto se puede adquirir de manera eficiente in vivo7.
Para que ET se integre in vivo y adquiera resistencia sin la necesidad de alteración química, un enfoque sería utilizar una técnica de sutura estabilizadora para mantener la construcción más débil en su lugar. La mayoría de las reparaciones del tendón se basan en el diseño de la sutura para mantener unidos los extremos del tendón; por lo tanto, la modificación de estas técnicas existentes podría proporcionar una solución lógica8,9.
Hasta la década de 1980, las reparaciones de 2 hebras eran ampliamente utilizadas, pero la literatura quirúrgica reciente describe el uso de 4 hebras, 6 hebras o incluso 8 hebras en la reparación10,11. En 1985, Savage describió técnicas de sutura de 6 hebras con 6 puntos de anclaje, y fue significativamente más fuerte que la técnica de sutura de Bunnell que utiliza 4 hebras 12. Además, las reparaciones de 8 hebras son un 43% más fuertes que otras hebras en modelos de cadáveres e in situ, pero estas reparaciones no se practican ampliamente ya que se vuelve técnicamente difícil reproducir las reparaciones con precisión13,14,15,16. Por lo tanto, un mayor número de hebras de sutura del núcleo se relaciona con un aumento proporcional de las propiedades biomecánicas del tendón reparado. Sin embargo, hay una pérdida de viabilidad celular alrededor de los puntos de sutura, y el trauma de la sutura excesiva puede ser en detrimento del tendón, lo que puede comprometer la curación del tendón17. Las técnicas de sutura deben proporcionar una reparación geométrica fuerte que sea equilibrada y relativamente inelástica para minimizar la rotura del tendón después de la reparación. Además, la ubicación de la sutura y sus nudos deben colocarse estratégicamente para que no interfieran con el deslizamiento, el suministro de sangre y la curación hasta que se haya obtenido la acumulación de la fuerza adecuada10,18.
Para establecer la viabilidad de asegurar un injerto ET más débil u otro material de injerto entre el tendón roto, hemos desarrollado una nueva técnica de sutura que puede descargar el injerto para que pueda madurar e integrarse gradualmente en el tejido huésped 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

El manejo quirúrgico de defectos tendinosos grandes con injertos de tendón es un desafío, ya que hay un número finito de sitios donde los donantes pueden identificarse y usarse fácilmente. Actualmente, este vacío se llena con injertos de tendones auto, aloo, xeno o artificiales, pero los métodos clínicos para asegurarlos no son necesariamente traducibles a animales debido a la escala. Con el fin de evaluar nuevos biomateriales o estudiar un injerto de tendón compuesto de colágeno tipo 1, hemos desarrollado una técnica de sutura modificada para ayudar a mantener el tendón diseñado en alineación con los extremos del tendón. Las propiedades mecánicas de estos injertos son inferiores al tendón nativo. Para incorporar el tendón diseñado en modelos clínicamente relevantes de reparación cargada, se adoptó una estrategia para descargar el injerto de tendón de ingeniería tisular y permitir la maduración e integración del tendón diseñado in vivo hasta que se formó un neoten tendón mecánicamente sólido. Describimos esta técnica utilizando la incorporación de la construcción del tendón de ingeniería tisular de colágeno tipo 1.

Hemos utilizado injertos de colágeno fabricados a partir de colágeno tipo I, ya que esta es la proteína predominante que se encuentra en el tendón. Constituye casi el 95% del colágeno total en el tendón; por lo tanto, el colágeno ha exhibido todas las propiedades ideales para imitar el tendón in vivo21,22.
En este estudio, el colágeno tipo I utilizado s...

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

En este trabajo, presentamos un protocolo in vitro e in situ para reparar un hueco tendinoso de hasta 1,5 cm llenándolo con injerto de colágeno modificado. Esto se realizó mediante el desarrollo de una técnica de sutura modificada para tomar la carga mecánica hasta que el injerto madure en el tejido huésped.

Una nueva técnica de sutura de tenorrafia con injerto de colágeno de ingeniería tisular para reparar defectos grandes del tendón

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

Por lo tanto, esta técnica quirúrgica de sutura, una pieza de colágeno de ingeniería tisular revolucionará la forma en que usamos gráficos de ingeniería tisular para reemplazar los autógrafos de tendones que se utilizan actualmente para la reconstrucción de tendones. La principal ventaja de esta técnica es que utiliza una técnica de sutura optimizada quirúrgicamente para acomodar un tejido neuro tendón in vivo. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la ingeniería de tejidos sobre el uso de gráficos de colágeno para la reconstrucción del tendón.La principal ventaja de esta técnica es que utiliza una técnica de inserción de gráficos optimizada quirúrgicamente para acomodar un gráfico de tendones diseñado por tejido in vivo. Las implicaciones de esta técnica se extienden hacia la terapia de una brecha tendinosa. Porque está listo para usar y está disponible para los cirujanos.Sin embargo, este método puede proporcionar información sobre la reparación quirúrgica de los tendones. También se puede aplicar a otros procedimientos de elaboración. La demostración visual de este método es crítica ya que la aplicación vivo de la sutura puede ser difícil de dominar sin el uso de una gran cantidad de animales.Comience por Alec Walton, cuatro mililitros de colágeno de cola de rata tipo uno, solución de colágeno monomérico. Luego agregue 500 microlitros de 10 veces el medio esencial mínimo a la solución de colágeno y titule contra hidróxido de sodio de cinco y un molar para neutralizar la solución. A continuación, agregue 500 microlitros del Medio Eagle Modificado de Dulbecco a la solución y transfiera cinco mililitros de la mezcla a un molde de metal rectangular hecho a medida.luego coloque el molde a 37 grados centígrados y 5% de CO2 durante 15 minutos para facilitar el ensamblaje de la matriz. Después de la polimerización, transfiera el hidrogel de colágeno del molde a un conjunto de compresión de plástico estándar entre dos láminas de malla de nylon de 50 micrómetros. Aplique una carga estática de 120 gramos al conjunto durante cinco minutos para eliminar el líquido intersticial del hidrogel, utilizando cuatro capas de papel de filtro oF para absorber el líquido descargado.Después de preparar tres hidrogeles más de la misma manera, enrolle los cuatro geles comprimidos juntos y corte el rollo en segmentos de 15 milímetros. Antes de comenzar el procedimiento, recorte el pelo en ambas extremidades posteriores de un conejo macho de 16 a 25 semanas de edad y use una cuchilla quirúrgica número 20 para hacer una incisión de nueve centímetros en una extremidad alrededor del área del fibular tubular inferior, para exponer el tendón tibial posterior. Luego exponga un tendón seccional de 17 milímetros y humedezca el tejido con PBS para mantener el tejido hidratado.A continuación, retire un segmento de 15 milímetros del tendón en el punto medio y reemplace el tejido extirpado con el injerto de colágeno de tejido diseñado. Usando tres suturas de núcleo cero, interbloquee el injerto proximalmente de los extremos del tendón nativo. Pasar las suturas a lo largo de toda la longitud del injerto para entrelazar el injerto distalmente desde el extremo cortado.Asegure ambos extremos del tejido diseñado al tendón nativo con seis suturas continuas cero alrededor de la periferia del injerto. Luego confirme manualmente que la tensión en las suturas es apropiada y que no hay flacidez en ninguna de estas suturas. Como se demostró, el espacio tendinoso extirpado se llena con un injerto de tendón de tejido diseñado de 15 milímetros de largo, y se asegura con tres suturas de enclavamiento cero a 17 milímetros para actuar como barreras de carga y con seis suturas cero al tejido nativo.La resistencia media a la rotura de la reparación fue de aproximadamente 51 newtons, significativamente mayor que la de la reparación de control kessler de aproximadamente 12 Newtons. Demostrar la influencia de la longitud de la sutura del núcleo y el enclavamiento distal en la prevención de fallas de reparación a fuerzas de mayor magnitud. En experimentos de resistencia a la sutura, demostró una fuerza de rotura media de aproximadamente 25 Newtons, significativamente mayor que la fuerza de rotura media de control de aproximadamente 14 Newtons.Hay dos cosas clave para recordar. Número uno, asegúrese de neutralizar una solución de colágeno a un pH adecuado. Y en segundo lugar, debe haber suficiente tensión de sutura y no hay flacidez dentro de la sutura.Entonces, después del desarrollo de la técnica de sutura, ha traído nuevas perspectivas en la forma en que los investigadores en el campo de la ingeniería de tejidos de tendones pueden abordar la reparación de tendones, y el reemplazo de tendones y la regeneración de tendones, en seres humanos en el futuro. Recuerda formular en solución de colágeno neutralizado, a un pH ideal. Y para asegurarse manualmente de que la tensión de la sutura es adecuada, de modo que no haya flacidez dentro de la sutura.Después de su desarrollo, esta técnica allanó el camino para que los investigadores en el campo de la ingeniería de tejidos y la regeneración tendida exploren la reparación de la brecha tendinosa en humanos.

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

Gradiente de densidad multicapa polimerización (DGMP): una técnica novedosa para la creación de multi-compartimiento, Andamios personalizables para Ingeniería de Tejidos

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

Investigación

Bioingeniería

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

Técnica quirúrgica para la implantación de la ingeniería tisular injertos vasculares y posterior<em&gt; En Vivo</em&gt; Monitoreo

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

Generación y Acrecentamiento de buques de ingeniería de tejidos en un modelo de ratón

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

Modelo de polarizado Neural tisular basada Silk-colágeno-Engineered 3D

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

Tejido picado en colágeno comprimido: Un Bio Transplant que contiene células para la reparación reconstructiva-puesta en escena individual

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

Aplicaciones de la<em&gt; En Vivo</em&gt; Pruebas funcionales de la rata tibial anterior para la evaluación de la ingeniería tisular de reparación del músculo esquelético

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

Ingeniería tisular tridimensional alineado astrositos redes para recapitular los mecanismos del desarrollo y facilitar la regeneración del sistema nervioso

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 de cartílago y piel análogos de tejido utilizando un pasivo novela mezcla de unidad técnica de 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

Microdisección de segmentos de tejido Renal primaria y la incorporación con la tecnología de construcción de andamio-libre nuevo

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 el trasplante de tejido ovárico humano con células endoteliales Ingeniería: una combinación de estrategia basado en la célula acelerada perfusión con entrega directa paracrina

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