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

Questo lavoro è stato supportato in parte di esercito, Marina, NIH, aeronautica, VA e Health Affairs per sostenere lo sforzo di AFIRM II, con il Premio n. W81XWH-13-2-0054. L'US Army Medical acquisizione attività di ricerca, 820 Chandler Street, Fort Detrick, MD 21702-5014 è l'ufficio di acquisizione di aggiudicazione e amministrazione. Opinioni, interpretazioni, conclusioni e raccomandazioni sono quelle dell'autore e non sono necessariamente approvati dal dipartimento della difesa.

Tutti i lavori che coinvolgono animali vivi e campioni di tessuto animale sono stati approvati dal Massachusetts General Hospital istituzionale Animal Care e uso Committee (IACUC).
1. produzione di raccolta aghi
<ol><li>Installazione della fase di produzione<ol>
<li>Garantire un raccordo luer lock femmina su un post e montare il post su un palcoscenico di rotazione in modo che luer lock è al centro del palco (Figura 1A).</li>
		<li>Posizionare ...

<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>

I metodi descritti qui sono destinati a consentire la raccolta di tessuto microcolonne in quantità sufficienti per in vivo grandi studi sugli animali, utilizzando strumenti realizzati da forniture di laboratorio disponibili in commercio. Questo apparecchio è stato utilizzato in precedenza nella raccolta del tessuto da pelle umana asportata4,9 , nonché suini vivi pelle3. I parametri specifici descritti sono quelli che sono stati...

Innesto cutaneo autologo è il cardine della riparazione della ferita, ma è limitato dalla scarsità di sito donatore e morbosità, che conduce a sforzi concertati negli ultimi decenni per sviluppare nuove opzioni terapeutiche per sostituire convenzionali l'innesto di pelle1,2 . Recentemente abbiamo sviluppato un metodo alternativo di raccolta della pelle per sfruttare i vantaggi dell'innesto di pelle di pieno-spessore, riducendo al minimo la morbilità del sito donatore. Attraverso la raccolta di pelle di pieno-spessore sotto forma di piccolo (~0.5 mm di diametro) "microcolonne", sono in grado di guarire rapidamente e senza lasciare cicatrici in circostanze normali siti donatori (per possibili eccezioni, vedere la sezione di discussione qui sotto)3. Microcolonne può essere applicato direttamente nel letto della ferita per accelerare la chiusura della ferita, ridurre la contrazione3e ripristinare una vasta gamma di tipi delle cellule epidermiche e cutanee e funzionali strutture adnexal4, molti dei quali sono privi di l'innesto di pelle di spaccare-spessore convenzionale o corrente bioingegnerizzati pelle sostituti5. La capacità di microcolonne per aumentare la guarigione e dei loro siti donatori di guarire senza cicatrici sono entrambi in modo indipendente validati da altri gruppi di ricerca6,7.
In precedenza abbiamo sviluppato un sistema di raccolta del laboratorio per consentire la raccolta di microcolonne a scala8; Tuttavia, questo sistema è composto da molti componenti personalizzati che non sono ampiamente disponibili. Qui, descriviamo in dettaglio il processo per produrre raccolta aghi, nonché sistemi di raccolta semplice, fatta da principalmente componenti normalizzati, che possono essere utilizzati per raggiungere alti volumi di raccolta. L'apparecchiatura descritta in questo manoscritto è adatto per in vitro e lavoro animale, ma non per uso in esseri umani. Un dispositivo clinico con autorizzazione della FDA per l'applicazione di questa tecnica in esseri umani è disponibile in commercio, ma non sarà discusso in dettaglio qui.

<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

Questo manoscritto descrive il processo di produzione per un apparecchio da laboratorio, costituito da componenti standard, che possono essere utilizzati per raccogliere microcolonne del tessuto della pelle di pieno-spessore. Le piccole dimensioni delle microcolonne permettono donatore siti di guarire rapidamente senza causare sito donatore cicatrici, durante la raccolta del tessuto di pieno-spessore consente l'inserimento di tutti i componenti cellulari ed extracellulari del tessuto della pelle, compresi quelli associato con aree cutanee più profonde e le strutture adnexal della pelle, che devono ancora essere riprodotto con successo mediante tecniche di ingegneria tissutale convenzionali. Le microcolonne possono essere applicate direttamente sulle ferite di pelle per aumentare la guarigione, o può essere utilizzati come origine delle cellule/tessuto autologo per altri approcci di ingegneria dei tessuti. Il raccolto aghi sono fatti modificando gli aghi ipodermici standard, e può essere usati da solo per la raccolta di piccole quantità di tessuto o accoppiati con un sistema di raccolta basato su aspirazione semplice (anche fatto da forniture di laboratorio comunemente disponibili) per volumi elevati di raccolta per facilitare studi in modelli animali di grandi dimensioni.

Gli aghi raccolto dovrebbero essere in grado di raccogliere microcolonne del tessuto della pelle di pieno-spessore con circa un tasso di successo di 80-90%, e ogni microcolonna dovrebbe contenere epidermide, derma e qualche grasso sottocutaneo (Figura 4). Se il tasso di successo della raccolta è basso, o se diventa difficile inserire un ago nel tessuto, quindi un nuovo ago è probabilmente necessaria. Se il tasso di successo per la raccolta è sempre basso, ...

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

Apparatus for Harvesting Tissue Microcolumns

Qui descriviamo un protocollo per la produzione di raccolta aghi che possono essere utilizzati per raccogliere il tessuto della pelle di pieno-spessore senza causare donatore sito cicatrici. Gli aghi possono essere combinati con un sistema di raccolta semplice raggiungere alti volumi di raccolta.

Apparato per la raccolta del tessuto microcolonne

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

Questo metodo può aiutare a rispondere a domande essenziali nel campo della rigenerazione del tessuto cutaneo, che è come sostituire i diversi tipi di cellule e strutture contenute nella pelle naturale. Il vantaggio principale di questa tecnica è che la pelle autologa a pieno spessore può essere raccolta con una morbilità minima del sito del donatore. A dimostrare la procedura sarà Bill Farinelli, che è un ricercatore associato nel nostro laboratorio.Iniziare questa procedura con l'impostazione della fase di produzione come descritto nel protocollo di testo. Installare due ruote di taglio concentricamente sull'utensile rotante. Utilizzare una ruota di taglio del diamante a griglia inferiore più piccola su una ruota di taglio in pietra a griglia più grande.Posizionare una sorgente luminosa aerea con un braccio regolabile sopra l'utensile rotante con la luce rivolta alle ruote da taglio. Per migliorare la visualizzazione, posizionare un microscopio di sezionamento sulla configurazione di produzione in modo che l'oculare sia focalizzato sui dischi di taglio. Quando si rimodella la punta dell'ago, indossare occhiali protettivi e una maschera chirurgica per evitare che particelle metalliche fini entrino negli occhi o nelle vie aeree.Scegliere aghi ipodermici della dimensione di gauge appropriata in base a requisiti sperimentali. Contrassegnare la lunghezza prevista su ogni ago da raccolta. Abbassare l'ago perpendicolarmente all'utensile rotante con l'alimentazione sull'uso del bordo del disco di taglio esterno per tagliare la lunghezza in eccesso dell'ago nel punto contrassegnato.Collegare l'ago smussato accorciato al connettore di blocco Luer femmina nella fase di produzione. Regolare lo stadio di rotazione orizzontale in modo che l'ago sia con un angolo di 12 gradi parallelo ai dischi di taglio sull'utensile rotante. Accendere la luce aerea e regolarne la posizione osservando l'ago sotto ingrandimento fino a quando la luce non viene riflessa dalla linea mediana dell'ago.Accensione dello strumento rotativo. Quindi utilizzare la fase di traslazione per far avanzare l'ago verso il disco di taglio interno. Continuare ad avanzare lentamente l'ago contro il disco di taglio fino a quando il disco di taglio raggiunge approssimativamente la linea mediana dell'ago.Spostare lentamente la superficie dell'ago tagliato dalla ruota diamanta interna sulla ruota esterna in pietra per finire la superficie dell'ago tagliata con uno smalto più fine. Ritrarre l'ago lontano dal disco di taglio. Utilizzando lo stadio di rotazione verticale, ruotare l'ago di 180 gradi.Ripetere questi passaggi per rimodellare l'altro lato dell'ago. Ora rimuovi l'ago dalla fase di produzione. Pulire il foro interno con un filo metallico leggermente più piccolo del diametro interno dell'ago.Utilizzando un bastone di legno affilato, rimuovere eventuali bave che possono ancora essere attaccate ai bordi dell'ago appena formato. Quando è necessario un volume elevato di microcolonne, rimuovere lo stantuffo da una siringa da 20 millilitri. Quindi attaccare la siringa a un adattatore di aspirazione.Completare il montaggio attaccando un ago da raccolta alla siringa. Utilizzare un pezzo di tubo di aspirazione sterile per collegare l'adattatore di aspirazione a un contenitore di aspirazione sterile. Assicurarsi che l'apparato di raccolta sia collegato a un ingresso contenitore che consente al fluido di fluire nel contenitore senza impedimenti.Ora collegare l'apparato a una fonte di pressione negativa. Raccogliere le microcolonne inserendo l'ago da raccolta nella pelle. Immergere a intermittenza l'ago da raccolta in un contenitore di soluzione salina sterile durante la procedura di raccolta per lavare il sistema.Tenere a portata di mano un filo metallico o un ago leggermente più piccolo del diametro interno dell'ago di raccolta. Se l'ago si intasa, può essere cancellato inserendo il filo metallico nel foro dell'ago. Quando la quantità desiderata di microcolonne si è accumulata nel contenitore, scollegare il dispositivo dall'aspirazione.Quindi versare il contenuto del contenitore di aspirazione attraverso un filtro per raccogliere le microcolonne. Qui è mostrato un ago da raccolta finito visto dalla parte anteriore e laterale. Si notano i due punti di taglio sulla punta.Gli aghi di raccolta dovrebbero essere in grado di raccogliere microcolonne da tessuti cutanei a pieno spessore con un tasso di successo approssimativo dell'80-90%. In questa figura, i segni di spunta rappresentano un millimetro. Ogni microcolonna deve contenere epidermide, derma e del grasso sottocutaneo.Le microcolonne possono essere applicate direttamente alla guarigione delle ferite o possono essere combinate con diversi materiali matriciografici per produrre costrutti combinati. Le microcolonne possono anche essere mantenute in coltura per studi in vitro. Durante l'esecuzione di una raccolta ad alto volume, è importante ricordare di incorporare uno scarico salino intermittente.Sebbene questo metodo sia stato progettato per la riparazione delle ferite cutanee, un principio simile potrebbe essere applicato ad altri sistemi di organi come i muscoli in cui è necessario l'innesto autologo dei tessuti.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Electrospinning Fundamentals: Optimizing Solution and Apparatus Parameters

Fondamenti electrospinning: Soluzione Ottimizzazione e parametri Apparatus

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

Ricerca

Bioingegneria

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

Misura quantitativamente In situ Flussi utilizzando un autorespiratore subacqueo Velocimetry (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

Raccolta murini macrofagi alveolari e Valutare l&#39;attivazione cellulare indotta da nanoparticelle polianidride

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

Senza contatto, Label-free monitoraggio delle cellule e matrice extracellulare mediante Spettroscopia Raman

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

Ponteggi self-reporting per coltura cellulare 3-Dimensional

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 nanoparticelle raccolta di plasma o nelle urine per il rilevamento di proteine ​​a basso Abbondanza

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

Appositamente studiata apparecchi di riscaldamento a base laser per la Release Innescata di Cisplatino da termosensibile liposomi con Risonanza Magnetica Guidance Immagine

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

Microambienti sandwich di sfruttare Cellulari / Materiale Interazioni

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

Una piattaforma Microfluidic per l&#39;isolamento Single-cell high-throughput e cultura

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

Isolamento e coltura di cellule epiteliali gengivali umane primarie utilizzando 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 ...