Name: apparatus for harvesting tissue microcolumns
Uploaded: 2018-10-25T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Apparatus for Harvesting Tissue Microcolumns at JoVE.com

Dette arbejde blev støttet i en del af den hær, flåde, NIH, Air Force, VA og sundhed anliggender at støtte AFASTE II indsats under Award nr. W81XWH-13-2-0054. Den amerikanske hær medicinsk forskning erhvervelse aktivitet, 820 Chandler Street, Fort Detrick, MD 21702-5014 er den overdragende og administrerende erhvervelse office. Meninger, fortolkninger, konklusioner og anbefalinger er dem af forfatteren og nødvendigvis godkendt ikke af Department of Defense.

Alle arbejder med levende dyr og animalske vævsprøver er blevet godkendt af Massachusetts General Hospital institutionelle Animal Care og brug udvalg (IACUC).
1. produktionen af høst nåle
<ol><li>Opsætning af produktionsleddet<ol>
<li>Sikre en kvindelig luer lock stik på en post, og montere indlæg ind på en rotation scene, således at luer lock er på midten af scenen (fig. 1A).</li>
		<li>Placer denne første rotation fase lodret, og mo...

<ol>
	<li>Sun, B. K., Siprashvili, Z., Khavari, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+skin+grafting+and+treatment+of+cutaneous+wounds.">Advances in skin grafting and treatment of cutaneous wounds.</a> Science. 346 (6212), 941-945 (2014).</li><li>Singh, 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=Challenging+the+Conventional+Therapy:+Emerging+Skin+Graft+Techniques+for+Wound+Healing.">Challenging the Conventional Therapy: Emerging Skin Graft Techniques for Wound Healing.</a> Plastic and Reconstructive Surgery. 136 (4), 524-530 (2015).</li><li>Tam, 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=Fractional+Skin+Harvesting:+Autologous+Skin+Grafting+without+Donor-site+Morbidity.">Fractional Skin Harvesting: Autologous Skin Grafting without Donor-site Morbidity.</a> Plastic and Reconstructive Surgery. Global Open. 1 (6), 47 (2013).</li><li>Tam, 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=Reconstitution+of+full-thickness+skin+by+microcolumn+grafting.">Reconstitution of full-thickness skin by microcolumn grafting.</a> Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine. 11 (10), 2796-2805 (2017).</li><li>Huang, 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=Regeneration+of+hair+and+other+skin+appendages:+A+microenvironment-centric+view.">Regeneration of hair and other skin appendages: A microenvironment-centric view.</a> Wound Repair and Regeneration. 24 (5), 759-766 (2016).</li><li>Fernandes, J. R., 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=Micro-mechanical+fractional+skin+rejuvenation.">Micro-mechanical fractional skin rejuvenation.</a> Plastic and Reconstructive Surgery. 131 (2), 216-223 (2013).</li><li>Rettinger, C. L., Fletcher, J. L., Carlsson, A. H., Chan, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accelerated+epithelialization+and+improved+wound+healing+metrics+in+porcine+full-thickness+wounds+transplanted+with+full-thickness+skin+micrografts.">Accelerated epithelialization and improved wound healing metrics in porcine full-thickness wounds transplanted with full-thickness skin micrografts.</a> Wound Repair and Regeneration. 25 (5), 816-827 (2017).</li><li>Franco, 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=Fractional+skin+harvesting:+device+operational+principles+and+deployment+evaluation.">Fractional skin harvesting: device operational principles and deployment evaluation.</a> Journal of Medical Devices. 8 (4), 041005 (2014).</li><li>Rasmussen, C. 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=Chimeric+autologous/allogeneic+constructs+for+skin+regeneration.">Chimeric autologous/allogeneic constructs for skin regeneration.</a> Military Medicine. 179, 71-78 (2014).</li><li>Ter Horst, B., Chouhan, G., Moiemen, N. S., Grover, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+keratinocyte+delivery+in+burn+wound+care.">Advances in keratinocyte delivery in burn wound care.</a> Advanced Drug Delivery Reviews. 123, 18-32 (2018).</li><li>Wong, V. W., Levi, B., Rajadas, J., Longaker, M. T., Gurtner, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stem+cell+niches+for+skin+regeneration.">Stem cell niches for skin regeneration.</a> International Journal of Biomaterials. 2012, 926059 (2012).</li><li>Manstein, D., Herron, G. S., Sink, R. K., Tanner, H., Anderson, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fractional+photothermolysis:+a+new+concept+for+cutaneous+remodeling+using+microscopic+patterns+of+thermal+injury.">Fractional photothermolysis: a new concept for cutaneous remodeling using microscopic patterns of thermal injury.</a> Lasers in Surgery and Medicine. 34 (5), 426-438 (2004).</li><li>Iriarte, C., Awosika, O., Rengifo-Pardo, M., Ehrlich, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+applications+of+microneedling+in+dermatology.">Review of applications of microneedling in dermatology.</a> Clinical, Cosmetic and Investigational Dermatology. 10, 289-298 (2017).</li><li>Anderson, R. R., 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=Laser+treatment+of+traumatic+scars+with+an+emphasis+on+ablative+fractional+laser+resurfacing:+consensus+report.">Laser treatment of traumatic scars with an emphasis on ablative fractional laser resurfacing: consensus report.</a> Journal of the American Medical Association Dermatology. 150 (2), 187-193 (2014).</li><li>Hogan, S., Velez, M. W., Ibrahim, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microneedling:+a+new+approach+for+treating+textural+abnormalities+and+scars.">Microneedling: a new approach for treating textural abnormalities and scars.</a> Seminars in Cutaneous Medicine and Surgery. 36 (4), 155-163 (2017).</li><li>Manuskiatti, W., Fitzpatrick, R. E., Goldman, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+effectiveness+and+side+effects+of+carbon+dioxide+laser+resurfacing+for+photoaged+facial+skin.">Long-term effectiveness and side effects of carbon dioxide laser resurfacing for photoaged facial skin.</a> Journal of the American Academy of Dermatology. 40 (3), 401-411 (1999).</li></ol>

Metoderne beskrevet her er beregnet til at aktiverer samling af væv microcolumns i tilstrækkelige mængder til, i vivo store dyreforsøg, ved hjælp af værktøjer fra kommercielt tilgængelige laboratorie forsyninger. Dette apparat er blevet brugt tidligere i høst væv fra skåret menneskelige hud4,9 samt levende svin hud3. Specifikke parametre er dem, der fandtes for at være mest velegnet til brug i svin. Det forventes at sa...

Autologe hudtransplantation er grundpillen i såret reparation, men det er begrænset af donor site knaphed og sygelighed, fører til samordnet indsats i de seneste årtier til at udvikle nye terapeutiske muligheder for at erstatte konventionelle hudtransplantation1,2 . Vi har for nylig udviklet en alternativ metode til høst hud for at udnytte fordelene ved fuld-tykkelse hudtransplantation samtidig minimere donor site sygelighed. Ved at samle full-tykkelse hud i form af lille (~0.5 mm diameter) "microcolumns", donor websteder er i stand til at helbrede hurtigt og uden ardannelse under normale omstændigheder (for mulige undtagelser, se afsnittet diskussion nedenfor)3. Microcolumns kan anvendes direkte i såret senge at fremskynde sår lukning, reducere sammentrækning3, og gendanne et mangfoldigt udvalg af epidermale og dermal celletyper og funktionelle adnexal strukturer4, hvoraf mange mangler i konventionelle split-tykkelse hud podning eller aktuelle bioengineered hud erstatninger5. Microcolumns til at forøge healing og deres donor websteder til at helbrede uden ardannelse evne har både selvstændigt valideret af andre forskning grupper6,7.
Vi har tidligere udviklet et laboratorium høst system for at aktivere indsamling af microcolumns på skalaen8; men dette system er sammensat af mange brugerdefinerede komponenter, der ikke er almindeligt tilgængelig. Her, beskriver vi i detaljer processen for produktion høst nåle, samt enkel samling systemer, fremstillet af det meste off-the-shelf komponenter, der kan bruges til at opnå høj-volumen høst. Det apparatur, der er beskrevet i dette håndskrift er velegnet til in vitro- og animalske arbejde, men ikke til brug i mennesker. En klinisk enhed med FDA frihøjde for at anvende denne teknik i mennesker er kommercielt tilgængelige, men vil ikke blive diskuteret i detaljer her.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:688px;" width="687">
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Diamond wheel</td>
			<td style="width:135px;">Dremel</td>
			<td style="width:119px;">545</td>
			<td style="width:219px;"></td>
		</tr>
		<tr height="62">
			<td height="62" style="height:63px;width:216px;">Hypodermic needle (19G)</td>
			<td style="width:135px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">14-840-98</td>
			<td style="width:219px;">Other needle sizes could be used, depending on experimental needs</td>
		</tr>
		<tr height="44">
			<td height="44" style="height:44px;width:216px;">Stome wheel</td>
			<td style="width:135px;">Dremel</td>
			<td style="width:119px;">540</td>
			<td style="width:219px;"></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:216px;">Syringe (20mL with luer lock)</td>
			<td style="width:135px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">22-124-967</td>
			<td style="width:219px;"></td>
		</tr>
		<tr height="52">
			<td height="52" style="height:52px;width:216px;">Suction adapter</td>
			<td style="width:135px;">Tulip Medical</td>
			<td style="width:119px;">PA20BD</td>
			<td style="width:219px;">Optional, for high volume harvesting</td>
		</tr>
		<tr height="70">
			<td height="70" style="height:71px;width:216px;">Suction canister</td>
			<td style="width:135px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">19-898-212</td>
			<td style="width:219px;">Optional, for high volume harvesting. Sterilize before use.</td>
		</tr>
		<tr height="58">
			<td height="58" style="height:59px;width:216px;">Suction tubing</td>
			<td style="width:135px;">Medline</td>
			<td style="width:119px;">DYND50216H</td>
			<td style="width:219px;">Optional, for high volume harvesting</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

apparatus for harvesting tissue microcolumns

Dette manuskript beskriver produktionsproces for en laboratorieapparatur, fremstillet af off-the-shelf komponenter, der kan bruges til at indsamle microcolumns fuld-tykkelse hud væv. Den lille størrelse af microcolumns tillader donor websteder til at helbrede hurtigt uden at forårsage donor site ardannelse, mens høst fuld-tykkelse væv giver indarbejdelsen af alle cellulære og ekstracellulære komponenter af hudvæv, herunder dem, der er forbundet med dybere dermal regioner og adnexal huden strukturer har der endnu ikke gengives korrekt ved hjælp af konventionelle tissue engineering teknikker. Microcolumns kan anvendes direkte på huden sår til at forøge healing, eller de kan bruges som autologe celler/væv kilde til andre tissue engineering tilgange. Høst Nålene er lavet ved at ændre standard kanyler, og de kan anvendes alene til høst af små mængder af væv eller kombineret med en simpel suge-baseret system til indsamling (også lavet fra almindeligt tilgængelige laboratorie forsyninger) for høj-volumen høst for at lette undersøgelser i store dyremodeller.

Høst nålene bør være i stand til at indsamle microcolumns fuld-tykkelse hud væv med cirka et 80-90% succesrate, og hver microcolumn bør indeholde epidermis, dermis og nogle spæk (figur 4). Hvis succesraten for høst er lavt, eller hvis det bliver svært at indsætte en nål i væv, er en ny nålen sandsynligvis nødvendig. Hvis succesraten for høst er konsekvent lav, selv med nye nåle, derefter er nåle sandsynligvis alt for kort.
<p class="jove_...

Watch this Scientific Journal Video about Apparatus for Harvesting Tissue Microcolumns at JoVE.com

Apparatus for Harvesting Tissue Microcolumns

Her beskriver vi en protokol for at producere høst nåle, der kan bruges til at indsamle fuld-tykkelse hudvæv uden at forårsage donor site ardannelse. Nålene kan kombineres med en simpel samling system for at opnå høj-volumen høst.

Apparater til høstning væv Microcolumns

This manuscript describes the production process for a laboratory apparatus, made from off-the-shelf components, that can be used to collect microcolumns ...

Denne metode kan hjælpe med at besvare væsentlige spørgsmål i huden væv regenerering felt, som er, hvordan man kan erstatte de forskellige celletyper og strukturer, der er indeholdt i naturlig hud. Den største fordel ved denne teknik er, at autolog fuld tykkelse hud kan indsamles med minimal donor site sygelighed. Demonstration af proceduren vil være Bill Farinelli, der er en forskningsmedarbejder i vores laboratorium.Begynd denne procedure med opsætningen af produktionsstadiet som beskrevet i tekstprotokollen. Monter to cutoff hjul koncentrisk på drejeværktøjet. Brug en mindre lavere gitter diamant cutoff hjul over en større højere gitter sten cutoff hjul.Placer en overliggende lyskilde med en justerbar arm over drejeværktøjet med lyset rettet mod skærehjulene. For at forbedre visualiseringen skal du placere et dissekerende mikroskop over produktionsopsætningen, så okularet fokuserer på skæreskiverne. Når nålespidsen omformes, skal du bære beskyttelsesbriller og en kirurgisk maske for at forhindre fine metalpartikler i at trænge ind i øjnene eller luftvejene.Vælg hypodermiske nåle af passende målerstørrelse baseret på eksperimentelle krav. Afd at den ønskede længde på hver høstnål. Sænk nålen vinkelret på drejeværktøjet med kraften tændt ved hjælp af kanten af den ydre skæreskive for at afskære den overskydende længde af nålen på det markerede punkt.Tilslut den forkortede stumpe nål til det kvindelige Luer-låsestik på produktionsstadiet. Juster den vandrette rotationsfase, så nålen er i en 12 graders vinkel parallelt med skæreskiverne på drejeværktøjet. Tænd for ovenlyset og juster dets position, mens nålen observeres under forstørrelse, indtil lyset reflekteres fra nålens midterlinje.Tænd for drejeværktøjet. Brug derefter oversættelsesfasen til at rykke nålen frem mod den indvendige skæreskive. Hold langsomt frem mod skæreskiven, indtil skæreskiven når omtrent midterlinjen af nålen.Bevæg langsomt den afskårne nåleoverflade fra det indre diamanthjul på det ydre stenhjul for at afslutte den afskårne nåleoverflade med en finere polish. Træk nålen væk fra skæreskiven. Ved hjælp af den lodrette rotationsfase, drej nålen 180 grader.Gentag disse trin for at omforme den anden side af nålen. Fjern nu nålen fra produktionsstadiet. Rengør indersiden boring med en metaltråd, der er lidt mindre end nålens indre diameter.Ved hjælp af en skarp træpind skal du fjerne eventuelle grater, der stadig kan fastgøres til kanterne af den nydannede nål. Når der er behov for en stor mængde mikrokolonner, skal stemplet fjernes fra en 20 millilitersprøjte. Sæt derefter sprøjten fast på en sugeadapter.Fuldfør samlingen ved at fastgøre en høstnål til sprøjten. Brug et stykke sterilt sugerør til at forbinde sugeadapteren til en steril sugebeholder. Sørg for, at høstapparatet er tilsluttet en beholderindgang, der gør det muligt for væske at flyde uhindret ind i beholderen.Tilslut nu apparatet til en trykkilde. Høst mikrokolonnerne ved at indsætte høstnålen i huden. Periodisk dyppe høstnålen i en beholder med sterilt saltvand under høstproceduren for at skylle systemet.Hold en metaltråd eller en nål, der er lidt mindre end høstnålens indre diameter, ved hånden. Hvis nålen bliver tilstoppet, kan den ryddes ved at sætte metaltråden ind i nåleboringen. Når den ønskede mængde mikrokolonner er akkumuleret i beholderen, skal du tage enheden ud af sugeevnen.Hæld derefter indholdet af sugebeholderen ud gennem et filter for at indsamle mikrokolonnerne. Vist her er en færdig høst nål set fra forsiden og fra siden. Bemærk de to skærepunkter ved spidsen.Høstnåle bør være i stand til at indsamle mikrokolonner fra fuld-tykkelse hudvæv med en omtrentlig 80 til 90% succesrate. I dette tal repræsenterer afkrydsningsfeltet en millimeter. Hver mikrokolonne bør indeholde epidermis, dermis, og nogle subkutane fedt.Mikrokolonner kan anvendes direkte til sårheling, eller de kan kombineres med forskellige matrixmaterialer for at producere kombinationskonstruktioner. Mikrokolonner kan også opretholdes i kultur til in vitro-studier. Mens du udfører høj volumen høst, er det vigtigt at huske at indarbejde en intermitterende saltvand flush.Selv om denne metode var designet til hud sår reparation, et lignende princip kunne anvendes på andre organsystemer såsom muskler, hvor autolog væv podning er nødvendig.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Electrospinning Fundamentals: Optimizing Solution and Apparatus Parameters

Electrospun nanofiber scaffolds have been shown to accelerate the maturation, improve the growth, and direct the migration of cells in vitro. ...

Quantitatively Measuring In situ Flows using a Self-Contained Underwater Velocimetry Apparatus (SCUVA)

Quantitatively Measuring In situ Flows using a Self-Contained Underwater Velocimetry Apparatus SCUVA

Kvantitativt Måling In-situ Strømme ved hjælp af en Self-Contained Underwater Velocimetri Apparatur (SCUVA)

The ability to directly measure velocity fields in a fluid environment is necessary to provide empirical data for studies in fields as diverse as ...

Harvesting Murine Alveolar Macrophages and Evaluating Cellular Activation Induced by Polyanhydride Nanoparticles

Høst Muse alveolære makrofager og evaluering Cellular aktivering induceret af polyanhydridet Nanopartikler

Biodegradable nanoparticles have emerged as a  versatile platform for the design and implementation of new intranasal vaccines  against respiratory ...

Non-contact, Label-free Monitoring of Cells and Extracellular Matrix using Raman Spectroscopy

Ikke-kontakt, Label-fri overvågning af celler og ekstracellulær matrix ved hjælp af Raman spektroskopi

Non-destructive, non-contact and label-free technologies to monitor cell and tissue cultures are needed in the field of biomedical research.1-5 However, ...

Self-reporting Scaffolds for 3-Dimensional Cell Culture

Selvrapportering Stilladser for 3-Dimensional Cell Culture

Culturing cells in 3D on appropriate scaffolds is thought to better mimic the in vivo microenvironment and increase cell-cell interactions. The resulting ...

Hydrogel Nanoparticle Harvesting of Plasma or Urine for Detecting Low Abundance Proteins

Hydrogel Nanopartikel Høst af plasma eller urin til påvisning af lav tæthed Proteiner

Novel biomarker discovery plays a crucial role in providing more sensitive and specific disease detection. Unfortunately many low-abundance biomarkers ...

Custom-designed Laser-based Heating Apparatus for Triggered Release of Cisplatin from Thermosensitive Liposomes with Magnetic Resonance Image Guidance

Custom-designet laser-baserede Varme Apparater til Udløst Frigivelse af cisplatin fra varmefølsom Liposomer med magnetisk resonans billede Vejledning

Liposomes have been employed as drug delivery systems to target solid tumors through exploitation of the enhanced permeability and retention (EPR) effect ...

Sandwich-like Microenvironments to Harness Cell/Material Interactions

Sandwich-lignende mikromiljøer at udnytte Cell / Materiale Interactions

Cell culture has been traditionally carried out on bi-dimensional (2D) substrates where cells adhere using ventral receptors to the biomaterial surface. ...

A Microfluidic Platform for High-throughput Single-cell Isolation and Culture

En Mikrofluid platform for High-throughput Single-celle Isolering og Kultur

Studying the heterogeneity of single cells is crucial for many biological questions, but is technically difficult. Thus, there is a need for a simple, yet ...

Isolation and Culture of Primary Human Gingival Epithelial Cells using Y-27632

Isolation og kultur af primære menneskelige gingivale epitelceller ved hjælp af Y-27632

The gingival tissue is the first structure that protects periodontal tissues and plays meaningful roles in many oral functions. The gingival epithelium is ...