Name: apparatus for harvesting tissue microcolumns
Uploaded: 2018-10-25T13:30:00
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Diese Arbeit wurde von der Armee, Marine, NIH, Luftwaffe, VA und Health Affairs der versichere II unterstützen, unter Award Nr. teilweise unterstützt. W81XWH-13-2-0054. Die US-Armee medizinische Forschung Übernahmen, ist 820 Chandler Street, Fort Detrick, MD 21702-5014 die Vergabe und Verwaltung Erwerb Büro. Meinungen, Interpretationen, Schlussfolgerungen und Empfehlungen sind die des Autors und nicht unbedingt unterstützt werden durch das Department of Defense.

Alle Arbeiten mit lebenden Tieren und tierischen Gewebeproben vom Massachusetts General Hospital institutionelle Animal Care und Nutzung Committee (IACUC) genehmigt worden.
(1) Produktion der Ernte Nadeln
<ol><li>Setup der Produktionsphase<ol>
<li>Sichern Sie einen weiblichen Luer Lock Anschluss auf einen Beitrag zu, und montieren Sie die Post auf einem Drehtisch, so dass die Luer-Lock in der Mitte der Bühne (Abb. 1A) ist.</li>
		<li>Diese erst...

<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>

Die hier beschriebenen Methoden sollen die Sammlung von Gewebe Microcolumns in ausreichenden Mengen für in Vivo große tierexperimentellen Studien mit Werkzeugen aus handelsüblichen Laborbedarf zu ermöglichen. Dieses Gerät hat früher bei der Ernte Gewebe aus ausgeschnittenen Menschenhaut4,9 , sowie live Schweine Haut3. Die einzelnen Parameter beschrieben sind diejenigen, die am besten geeignet für den Einsatz bei Schweinen z...

Autologe Hauttransplantationen ist die Hauptstütze der Wunde Reparatur, aber es ist begrenzt durch Spender Website Knappheit und Morbidität, führt zu gemeinsamen Anstrengungen in den letzten Jahrzehnten entwickeln neue Therapieoptionen zu ersetzen konventionelle Hauttransplantationen1,2 . Wir vor kurzem entwickelt eine alternative Methode zur Ernte Haut um die Vorteile der voll-dicke Hauttransplantationen zu nutzen, bei gleichzeitiger Minimierung der Spender Website Morbidität. Durch das Sammeln von voll-dicke Haut in Form von kleinen (~0.5 mm Durchmesser) "Microcolumns", Spender Websites sind in der Lage, schnell und ohne Narben unter normalen Umständen zu heilen (für mögliche Ausnahmen siehe Abschnitt Diskussion)3. Microcolumns können direkt in die Wunde Betten Wundverschluss zu beschleunigen, reduzieren Kontraktion3angewendet werden, und wiederherstellen den unterschiedlichsten epidermalen und dermalen Zelltypen und Adnexe Funktionsstrukturen4, von denen viele in fehlen konventionelle Split-Dicke Hauttransplantation oder aktuelle biotechnologisch Haut Ersatz5. Die Fähigkeit der Microcolumns um Heilung zu erweitern und ihre Spender Websites ohne Narbenbildung heilen wurden beide unabhängig validiert durch weitere Forschung Gruppen6,7.
Zuvor haben wir ein Labor Erntesystem um die Sammlung von Microcolumns bei Skala8zu ermöglichen; Allerdings besteht dieses System aus vielen kundenspezifischen Komponenten, die nicht allgemein verfügbar sind. Hier beschreiben wir im Detail den Prozess für die Herstellung von Nadeln sowie einfache Sammelsysteme, die Ernte von meist handelsübliche Komponenten gebildet, die verwendet werden, um Volumen-Ernte zu erreichen. Der Apparat beschrieben in diesem Manuskript ist geeignet für in-vitro- und tierische Arbeit, aber nicht für den Einsatz beim Menschen. Eine klinische Gerät mit FDA-Zulassung für die Anwendung dieser Technik in den Menschen ist im Handel erhältlich, aber nicht hier im Detail besprochen werden.

<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

Dieses Manuskript beschreibt den Produktionsprozess für ein Laborgeräte, hergestellt aus Standardkomponenten, die verwendet werden, um Microcolumns von voll-dicke Hautgewebe zu sammeln. Die geringe Größe der Microcolumns kann die Spender Standorte schnell heilen ohne Entnahmestelle Narbenbildung, bei der Ernte voll dicke Gewebe ermöglicht die Einbeziehung aller zellulären und extrazellulären Komponenten von Hautgewebe, einschließlich verbunden mit tiefer dermalen Regionen und die Adnexe Hautstrukturen müssen die noch mit konventionellen Tissue engineering-Techniken erfolgreich wiedergegeben werden. Die Microcolumns kann direkt in Hautwunden erweitern Heilung angewendet werden, oder sie können als autologe Zellen/Gewebe-Quelle für andere Gewebe-engineering-Ansätze verwendet werden. Die Ernten Nadeln erfolgt durch Ändern der standard Kanülen, und sie allein für die Ernte von kleinen Mengen von Gewebe verwendet werden können oder gepaart mit einem einfachen Saug-basierte Auflistung System (auch aus handelsüblichen Laborbedarf hergestellt) für Großserien-Ernte um Studien in großen Tiermodellen zu erleichtern.

Die Ernten Nadeln sollen Microcolumns von voll-dicke Hautgewebe mit ca. 80-90 % Erfolgsrate zu sammeln, und jedes Microcolumn sollte enthalten, Epidermis, Dermis und einige Fettpölsterchen (Abbildung 4). Wenn die Erfolgsquote bei der Ernte niedrig ist, oder wenn es schwierig wird, legen eine Nadel in das Gewebe, wird eine neue Nadel wahrscheinlich benötigt. Wenn die Erfolgsrate für die Ernte konstant niedrig, sogar mit neuen Nadeln ist, sind die Nadeln wah...

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Apparatus for Harvesting Tissue Microcolumns

Hier beschreiben wir ein Protokoll für die Herstellung von Ernte Nadeln, die verwendet werden, um voll-dicke Hautgewebe zu sammeln, ohne dass Spender Website Narbenbildung. Die Nadeln kombinierbar mit einer einfachen Sammelsystem Großserien-Ernte zu erreichen.

Vorrichtung zur Ernte Gewebe Microcolumns

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

Diese Methode kann helfen, wesentliche Fragen im Hautgewebe Regenerationsfeld zu beantworten, die ist, wie die verschiedenen Zelltypen und Strukturen, die in der natürlichen Haut enthalten sind zu ersetzen. Der Hauptvorteil dieser Technik ist, dass autologe Volldicke Haut mit minimaler Spender-Site-Morbidität gesammelt werden kann. Demonstriert wird das Verfahren von Bill Farinelli, der wissenschaftlicher Mitarbeiter in unserem Labor ist.Beginnen Sie dieses Verfahren mit der Einrichtung der Produktionsphase, wie im Textprotokoll beschrieben. Installieren Sie zwei Trennscheiben konzentrisch auf das Drehwerkzeug. Verwenden Sie ein kleineres niedrigeres Diamant-Cutoff-Rad über einem größeren höheren Rasterstein-Cutoff-Rad.Positionieren Sie eine Oberlichtquelle mit verstellbarem Arm über dem Drehwerkzeug mit dem Licht, das auf die Schneidräder gerichtet ist. Um die Visualisierung zu verbessern, positionieren Sie ein Sezieren von Mikroskop über dem Produktionsaufbau, sodass das Okular auf die Schneidscheiben fokussiert ist. Tragen Sie beim Umformen der Nadelspitze eine Schutzbrille und eine chirurgische Maske, um zu verhindern, dass feine Metallpartikel in die Augen oder Atemwege gelangen.Wählen Sie hypodermische Nadeln der entsprechenden Messgröße basierend auf experimentellen Anforderungen. Markieren Sie die vorgesehene Länge auf jeder Erntenadel. Senken Sie die Nadel senkrecht zum Drehwerkzeug mit der Einschaltkraft, die die Kante der äußeren Schneidscheibe verwendet, um die überschüssige Länge der Nadel an der markierten Stelle abzuschneiden.Schließen Sie die verkürzte stumpfe Nadel an den weiblichen Luer-Verriegelungsstecker auf der Produktionsbühne an. Stellen Sie die horizontale Drehstufe so ein, dass sich die Nadel in einem 12-Grad-Winkel parallel zu den Schneidscheiben am Drehwerkzeug befindet. Schalten Sie das Oberlicht ein und passen Sie seine Position an, während Sie die Nadel unter der Vergrößerung beobachten, bis das Licht von der Mittellinie der Nadel reflektiert wird.Schalten Sie das Drehwerkzeug ein. Verwenden Sie dann die Übersetzungsstufe, um die Nadel in Richtung der inneren Schneidscheibe zu bringen. Bewegen Sie die Nadel langsam gegen die Schneidscheibe, bis die Schneidscheibe ungefähr die Mittellinie der Nadel erreicht.Bewegen Sie die geschnittene Nadeloberfläche vom inneren Diamantrad langsam auf das äußere Steinrad, um die geschnittene Nadeloberfläche mit einer feineren Politur zu beenden. Ziehen Sie die Nadel von der Schneidscheibe weg. Drehen Sie die Nadel mit der vertikalen Rotationsstufe um 180 Grad.Wiederholen Sie diese Schritte, um die andere Seite der Nadel umzuformen. Entfernen Sie nun die Nadel von der Produktionsstufe. Reinigen Sie die Innenbohrung mit einem Metalldraht, der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der Nadel.Entfernen Sie mit einem scharfen Holzstab alle Grate, die noch an den Rändern der neu gebildeten Nadel befestigt werden können. Wenn ein hohes Volumen an Mikrosäulen benötigt wird, entfernen Sie den Kolben aus einer 20-Milliliter-Spritze. Befestigen Sie die Spritze dann an einem Saugadapter.Vervollständigen Sie die Montage, indem Sie eine Erntenadel an der Spritze befestigen. Verwenden Sie ein Stück sterile Saugschläuche, um den Saugadapter an einen sterilen Saugkanister anzuschließen. Stellen Sie sicher, dass das Erntegerät mit einem Kanistereingang verbunden ist, der es ermöglicht, ungehindert Flüssigkeit in den Kanister zu fließen.Verbinden Sie das Gerät nun mit einer Unterdruckquelle. Ernten Sie die Mikrosäulen, indem Sie die Erntenadel in die Haut einlegen. Tauchen Sie die Erntenadel während des Erntevorgangs zeitweise in einen Behälter mit steriler Saline, um das System zu spülen.Halten Sie einen Metalldraht oder eine Nadel bereit, die etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der Erntenadel. Wenn die Nadel verstopft wird, kann sie durch Einsetzen des Metalldrahtes in die Nadelbohrung gelöscht werden. Wenn sich die gewünschte Menge an Mikrosäulen im Kanister angesammelt hat, trennen Sie das Gerät von der Absaugung.Dann gießen Sie den Inhalt des Saugkanisters durch einen Filter, um die Mikrosäulen zu sammeln. Hier ist eine fertige Erntenadel von vorne und von der Seite betrachtet. Beachten Sie die beiden Schnittpunkte an der Spitze.Die Erntenadeln sollten in der Lage sein, Mikrosäulen aus volldicken Hautgewebe mit einer Erfolgsrate von ca. 80 bis 90% zu sammeln. In dieser Abbildung stellen Häkchen einen Millimeter dar. Jede Mikrosäule sollte Epidermis, Dermis und etwas subkutanes Fett enthalten.Mikrosäulen können direkt auf die Wundheilung aufgetragen oder mit verschiedenen Matrixmaterialien kombiniert werden, um Kombinationskonstrukte zu erzeugen. Mikrosäulen können auch in der Kultur für In-vitro-Studien gepflegt werden. Bei der Durchführung von Hochvolumen-Ernte, ist es wichtig, denken Sie daran, eine intermittierende Saline-Flush zu integrieren.Obwohl diese Methode für die Reparatur von Hautwunden entwickelt wurde, könnte ein ähnliches Prinzip auf andere Organsysteme wie Muskeln angewendet werden, bei denen eine autologe Gewebetransplantation erforderlich ist.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Electrospinning Fundamentals: Optimizing Solution and Apparatus Parameters

Elektrospinnen Grundlagen: Optimierung Solution und Geräteparameter

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

Forschung

Biotechnik

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

Quantitativen Messung In situ Flows mit einem Self-Contained Underwater Velocimetry Apparatus (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

Ernte Murine Alveolarmakrophagen und Auswerten zelluläre Aktivierung von Polyanhydrid Nanopartikel Induced

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

Berührungslose, Label-freie Überwachung von Zellen und extrazellulären Matrix mittels Raman-Spektroskopie

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, ...

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

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Hydrogel-Nanopartikel Ernte von Plasma oder Urin zum Nachweis geringer Menge Proteine

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

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