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

Detta arbete var stöds delvis av armén, marinen, NIH, flygvapnet, VA och hälsa frågor att stödja STÅNDAKTIG II ansträngning, under Award nr W81XWH-13-2-0054. US Army Medical förvärv forskning, 820 Chandler Street, Fort Detrick, MD 21702-5014 är upphandlande och administrerande förvärv kontoret. Yttranden, tolkningar, slutsatser och rekommendationer är de av författaren och stöds inte nödvändigtvis av Department of Defense.

Allt arbete med levande djur och animaliska vävnadsprover har godkänts av Massachusetts allmänt sjukhus institutionella djur vård och användning kommittén (IACUC).
1. produktion av skörd nålar
<ol><li>Inställning av produktionsledet<ol>
<li>Säkra en kvinnlig luer lock koppling på ett inlägg, och montera inlägget till en rotation scenen så att luerlock är i mitten av scenen (figur 1A).</li>
		<li>Placera detta första skede rotatio...

<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>

Metoderna som beskrivs här är avsett att möjliggöra insamling av vävnad microcolumns i tillräckliga mängder för i vivo stora djurstudier, använda verktygen som görs från kommersiellt tillgängliga laboratorium leveranser. Denna apparat har använts tidigare i skörd vävnad från exciderad mänsklig hud4,9 samt levande svin hud3. De specifika parametrar som beskrivs är de som befanns vara mest lämpad för användning ...

Autolog hudtransplantation är stöttepelaren i såret reparation, men det är begränsad av givare webbplats knapphet och sjuklighet, leder till samordnade insatser under de senaste årtiondena för att utveckla nya terapeutiska alternativ att ersätta konventionella hudtransplantation1,2 . Vi har nyligen utvecklat en alternativ metod för skörd hud för att utnyttja fördelarna med fullhudsskador hudtransplantation samtidigt minimera givare webbplats sjuklighet. Genom att samla fullhudsskador huden i form av små (~0.5 mm diameter) ”microcolumns”, donator platser ska kunna läka snabbt och utan ärrbildning under normala omständigheter (för eventuella undantag, se diskussionsavsnittet nedan)3. Microcolumns kan tillämpas direkt i såret sängar att påskynda sårslutning, minska kontraktion3och återställa ett varierat utbud av epidermal och dermal celltyper och funktionella adnexal strukturer4, varav många är saknas i konventionella split-tjocklek hudtransplantation eller nuvarande bioengineered hud substitut5. Möjligheten av microcolumns att öka healing och deras givare platser till läker utan ärrbildning har både självständigt validerats av andra forskning grupper6,7.
Vi har tidigare utvecklat ett laboratorium skörd system för att möjliggöra insamling av microcolumns på skala8; men består detta system av många anpassade komponenter som inte är allmänt tillgänglig. Här beskriver vi i detalj processen för producera skörd nålar, samt enkel insamlingssystem, gjord från mestadels off-the-shelf komponenter, som kan användas för att uppnå hög volym skörd. Den apparat som beskrivs i detta manuskript är lämplig för in vitro- och djurens arbete, men inte för användning på människa. En klinisk enhet med FDA godkännande för att tillämpa denna teknik hos människa är kommersiellt tillgängliga, men kommer inte att diskuteras i detalj här.

<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

Detta manuskript beskriver produktionsprocessen för en laboratorieutrustning, tillverkad av off-the-shelf komponenter, som kan användas för att samla microcolumns fullhudsskador vävnadsskada. Den lilla storleken på microcolumns tillåter donator platser att läka snabbt utan att orsaka givare webbplats ärrbildning, medan skörd fullhudsskador vävnad möjliggör införlivandet av alla cellulära och extracellulära komponenterna i hudens vävnad, inklusive de associerade med djupare dermal regioner och adnexal hud strukturer, som ännu återges framgångsrikt använder konventionella Vävnadsrekonstruktion tekniker. Microcolumns kan tillämpas direkt i hudsår att öka healing, eller de kan användas som autologa cell/vävnad källa för andra tissue engineering tillvägagångssätt. Skörda nålar görs genom att ändra standard injektionssprutor, och de kan användas ensam för att skörda små mängder vävnad eller tillsammans med en enkel sug-baserade samling system (också gjort från allmänt tillgängliga laboratorium leveranser) för hög volym skörd för att underlätta studier i stora djurmodeller.

Skörda nålarna ska kunna samla microcolumns fullhudsskador vävnadsskada med cirka 80-90% framgång, och varje microcolumn bör innehålla epidermis, dermis och lite underhudsfett (figur 4). Om andelen framgångsrika skörd är låg, eller om det blir svårt att infoga en nål in i vävnaden, krävs sannolikt en ny nål. Om framgång för skörd är genomgående låga, även med nya nålar, då är Barren troligen för kort.
<p class="jove_content" fo:k...

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

Apparatus for Harvesting Tissue Microcolumns

Här beskriver vi ett protokoll för att producera skörd nålar som kan användas för att samla fullhudsskador hudvävnad utan att orsaka givare webbplats ärrbildning. Nålarna kan kombineras med en enkel samling system för att uppnå hög volym skörd.

Apparater för upptagning vävnad Microcolumns

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

Denna metod kan hjälpa till att besvara viktiga frågor i huden vävnad regenerering fält som är hur man kan ersätta de olika celltyper och strukturer som finns i naturlig hud. Den största fördelen med denna teknik är att autolog full-tjocklek huden kan samlas in med minimal givaren webbplats sjuklighet. Visar förfarandet kommer att Bill Farinelli, som är en forskarassistent i vårt labb.Inled den här proceduren med inställning av produktionsstadiet enligt beskrivningen i textprotokollet. Montera två cutoff-hjul koncentriskt på rotationsverktyget. Använd en mindre nedre galler diamant cutoff hjulet över en större högre rutnät sten cutoff hjul.Placera en överliggande ljuskälla med en justerbar arm över vridverktyget med ljuset som syftar till skärhjulen. För att förstärka visualiseringen placerar du ett dissekerande mikroskop över produktionsuppställningen så att okularet fokuseras på skärskivorna. När du omformar nålspetsen ska du bära skyddsglasögon och en kirurgisk mask för att förhindra att fina metallpartiklar kommer in i ögonen eller luftvägarna.Välj hypodermiska nålar av lämplig mätarstorlek baserat på experimentella krav. Markera av den avsedda längden på varje avverkningsnål. Sänk nålen vinkelrätt mot rotationsverktyget med strömmen på med hjälp av kanten på den yttre skärskivan för att skära av nålens överflödiga längd vid den punkt som markerats.Anslut den förkortade trubbiga nålen till den kvinnliga Luer låskontakten på produktionsstadiet. Justera det horisontella rotationssteget så att nålen belöper i 12 graders vinkel parallellt med skärskivorna på rotationsverktyget. Sätt på överljuset och justera dess läge samtidigt som nålen observeras under förstoring tills ljuset reflekteras från nålens mittlinje.Ström på vridverktyget. Använd sedan översättningsstadiet för att föra nålen fram mot den inre skärskivan. Fortsätt föra nålen långsamt mot skärskivan tills kapskivan når ungefär nålens mittlinje.Flytta långsamt den skurna nålytan från det inre diamanthjulet på det yttre stenhjulet för att avsluta den skurna nålytan med ett finare lack. Dra tillbaka nålen bort från kapskivan. Med hjälp av den vertikala rotationssteget roterar duylen 180 grader.Upprepa dessa steg för att omforma den andra sidan av nålen. Ta nu bort nålen från produktionsstadiet. Rengör insidan bar med en metalltråd som är något mindre än nålens inre diameter.Ta bort eventuella grader som fortfarande kan fästas på kanterna på den nybildade nålen med hjälp av en vass träpinne. När en hög volym mikrokolonner behövs, ta bort kolven från en 20 milliliter spruta. Fäst sedan sprutan på en sugadapter.Fullborda monteringen genom att fästa en skördenål på sprutan. Använd en bit steril sugslang för att ansluta sugadaptern till en steril sugbehållare. Se till att skördeapparaten är ansluten till en kanisteringstillförsel som gör att vätska kan flöda in i behållaren obehindrat.Anslut nu apparaten till en undertryckskälla. Skörda mikrokolumnerna genom att föra in skördenålen i huden. Intermittent doppa skördenålen i en behållare med steril koksaltlösning under skördeförfarandet för att spola systemet.Håll till hands en metalltråd eller en nål som är något mindre än skördenålens innerdiameter. Om nålen blir igensatt kan den rensas genom att metalltråden förs in i nålens borrhål. När önskad mängd mikrokolonner har samlats i behållaren, koppla bort enheten från sug.Häll sedan ut innehållet i sugbehållaren genom ett filter för att samla mikrokolumnerna. Visas här är en färdig skörd nål sett framifrån och från sidan. Notera de två skärpunkterna i spetsen.Skörden nålar bör kunna samla mikrokolonner från full-tjocklek hudvävnad med en ungefärlig 80 till 90% framgång. I den här figuren representerar bockar en millimeter. Varje mikrokolonn bör innehålla epidermis, dermis, och vissa subkutant fett.Mikrokolonner kan appliceras direkt på sårläkning eller de kan kombineras med olika matrismaterial för att producera kombinationskonstruktioner. Mikrokolonner kan också bibehållas i kultur för in vitro-studier. Medan du utför hög volym skörd, Det är viktigt att komma ihåg att införliva en intermittent saltlösning flush.Även om denna metod var avsedd för hud sår reparation, en liknande princip kan tillämpas på andra organsystem såsom muskler där autologvävnad ympning behövs.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Electrospinning Fundamentals: Optimizing Solution and Apparatus Parameters

Electrospinning grundprinciper: Optimera Solution och Parametrar Apparatus

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 mäta In situ Flöden med hjälp av en fristående Underwater Velocimetry apparater (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

Skörd Murina alveolära makrofager och utvärdera cellulär aktivering inducerad av polyanhydrid Nanopartiklar

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

Beröringsfri, Label-free övervakning av celler och extracellulär matris med 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

Självrapporterings Ställningar för 3-dimensionell cellodling

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 nanopartiklar Skörd av plasma eller urin för att upptäcka låg förekomst 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

Skräddarsydda laserbaserade uppvärmningsanordning för utlöst Release av cisplatin från värmekänsliga liposomer med magnetresonanstomografi Vägledning

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 liknande mikromiljöer att utnyttja Cell / Material Interaktioner

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 mikroflödessystem plattform för hög genomströmning Single-cell isolering och 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

Isolering och kultur av primära mänskliga gingival epitelceller med 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 ...