Name: a reliable and reproducible critical-sized segmental femoral defect model in rats stabilized with a custom external fixator
Uploaded: 2019-03-24T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Reliable and Reproducible Critical-Sized Segmental Femoral Defect Model in Rats Stabilized with a Custom External Fixator at JoVE.com

Dette arbejde blev støttet af en NIH udstyr Grant 1S10OD023676-01 med ekstra støtte gennem University of Wisconsin afdelinger af ortopædi og rehabilitering og School of Medicine og folkesundhed. Vi vil gerne anerkende UW Carbone kræft Center støtte Grant P30 CA014520 og brug af deres små dyr Imaging facilitet, samt NIH uddannelse Grant 5T35OD011078-08 til støtte af H. Martin. Vi takker også Michael og Mary Sue Shannon for deres støtte til den muskel regenerering partnerskab.

Rotter anvendes i denne undersøgelse modtog Daglig pleje i overensstemmelse med AVMA retningslinjer for aflivning af dyr: 2013 udgave16. Det institutionelle Animal Care og brug udvalg på University of Wisconsin-Madison evalueret og godkendt denne forsøgsplan, før projektet begyndte.
1. dyr
<ol><li>Brug de outbred Sprague-Dawley mandlige rotter vejer ca 350 g.</li>
</ol>2. forberedelse af morfogenetiske. knogle Protein-2 (rhBMP-2) gennemblødt...

<ol>
	<li>Filipowska, J., Tomaszewski, K. A., Nied&#378;wiedzki, &. #. 3. 2. 1. ;., Walocha, J. A., Nied&#378;wiedzki, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+vasculature+in+bone+development,+regeneration+and+proper+systemic+functioning.">The role of vasculature in bone development, regeneration and proper systemic functioning.</a> Angiogenesis. 20 (3), 291-302 (2017).</li><li>Charalambous, C. P., Akimau, P., Wilkes, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hybrid+monolateral-ring+fixator+for+bone+transport+in+post-traumatic+femoral+segmental+defect:+A+technical+note.">Hybrid monolateral-ring fixator for bone transport in post-traumatic femoral segmental defect: A technical note.</a> Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 129 (2), 225-226 (2009).</li><li>Xing, 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=Establishment+of+a+bilateral+femoral+large+segmental+bone+defect+mouse+model+potentially+applicable+to+basic+research+in+bone+tissue+engineering.">Establishment of a bilateral femoral large segmental bone defect mouse model potentially applicable to basic research in bone tissue engineering.</a> The Journal of Surgical Research. 192 (2), 454-463 (2014).</li><li>Chadayammuri, V., Hake, M., Mauffrey, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Innovative+strategies+for+the+management+of+long+bone+infection:+A+review+of+the+Masquelet+technique.">Innovative strategies for the management of long bone infection: A review of the Masquelet technique.</a> Patient Safety in Surgery. 9 (32), (2015).</li><li>Koettstorfer, J., Hofbauer, M., Wozasek, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Successful+limb+salvage+using+the+two-staged+technique+with+internal+fixation+after+osteodistraction+in+an+effort+to+treat+large+segmental+bone+defects+in+the+lower+extremity.">Successful limb salvage using the two-staged technique with internal fixation after osteodistraction in an effort to treat large segmental bone defects in the lower extremity.</a> Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 132 (19), 1399-1405 (2012).</li><li>Fragomen, A. T., Rozbruch, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mechanics+of+external+fixation.">The mechanics of external fixation.</a> The Musculoskeletal Journal of Hospital for Special Surgery. 3 (1), 13-29 (2007).</li><li>O&#8217;Toole, R. V., 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=A+prospective+randomized+trial+to+assess+fixation+strategies+for+severe+open+tibia+fractures:+Modern+ring+external+fixators+versus+internal+fixation+(FIXIT+Study).">A prospective randomized trial to assess fixation strategies for severe open tibia fractures: Modern ring external fixators versus internal fixation (FIXIT Study).</a> Journal of Orthopaedic Trauma. 31, S10-S17 (2017).</li><li>F&#252;rmetz, 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=Bone+transport+for+limb+reconstruction+following+severe+tibial+fractures.">Bone transport for limb reconstruction following severe tibial fractures.</a> Orthopedic Reviews. 8 (1), 6384 (2016).</li><li>Dohin, B., Kohler, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Masquelet&#8217;s+procedure+and+bone+morphogenetic+protein+in+congenital+pseudarthrosis+of+the+tibia+in+children:+A+case+series+and+meta-analysis.">Masquelet&#8217;s procedure and bone morphogenetic protein in congenital pseudarthrosis of the tibia in children: A case series and meta-analysis.</a> Journal of Children's Orthopaedics. 6 (4), 297-306 (2012).</li><li>Einhorn, T. A., Gerstenfeld, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fracture+healing:+Mechanisms+and+interventions.">Fracture healing: Mechanisms and interventions.</a> Nature Reviews Rheumatology. 11, 45-54 (2015).</li><li>Pascher, 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=Gene+delivery+to+cartilage+defects+using+coagulated+bone+marrow+aspirate.">Gene delivery to cartilage defects using coagulated bone marrow aspirate.</a> Gene Therapy. 11 (2), 133-141 (2004).</li><li>Glatt, V., Matthys, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adjustable+stiffness,+external+fixator+for+the+rat+femur+osteotomy+and+segmental+bone+defect+models.">Adjustable stiffness, external fixator for the rat femur osteotomy and segmental bone defect models.</a> Journal of Visualized Experiments. (92), (2014).</li><li>Betz, O. B., 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=Direct+percutaneous+gene+delivery+to+enhance+healing+of+segmental+bone+defects.">Direct percutaneous gene delivery to enhance healing of segmental bone defects.</a> The Journal of Bone and Joint Surgery. 88 (2), 355-365 (2006).</li><li>Fang, 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=Stimulation+of+new+bone+formation+by+direct+transfer+of+osteogenic+plasmid+genes.">Stimulation of new bone formation by direct transfer of osteogenic plasmid genes.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 93 (12), 5753-5758 (1996).</li><li>Kaspar, K., Schell, H., Toben, D., Matziolis, G., Bail, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+easily+reproducible+and+biomechanically+standardized+model+to+investigate+bone+healing+in+rats,+using+external+fixation.">An easily reproducible and biomechanically standardized model to investigate bone healing in rats, using external fixation.</a> Biomedizinische Technik. 52 (6), 383-390 (2007).</li><li>Leary, S., 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=AVMA+guidelines+for+the+euthanasia+of+animals:+2013+edition.">AVMA guidelines for the euthanasia of animals: 2013 edition.</a> American Veterinary Medical Association. , (2013).</li><li>McKay, W. F., Peckham, S. M., Badura, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comprehensive+clinical+review+of+recombinant+human+bone+morphogenetic+protein-2+(INFUSE+Bone+Graft).">A comprehensive clinical review of recombinant human bone morphogenetic protein-2 (INFUSE Bone Graft).</a> International Orthopaedics. 31 (6), 729-734 (2007).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Living lmage Software. , (2006).</li><li>Bassett, J. H. D., Van Der Spek, A., Gogakos, A., Williams, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+X-ray+imaging+of+rodent+bone+by+faxitron.">Quantitative X-ray imaging of rodent bone by faxitron.</a> Methods in Molecular Biology. , 499-506 (2012).</li><li>Histing, T., 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=Small+animal+bone+healing+models:+Standards,+tips,+and+pitfalls+results+of+a+consensus+meeting.">Small animal bone healing models: Standards, tips, and pitfalls results of a consensus meeting.</a> Bone. 49 (4), 591-599 (2011).</li><li>Lieberman, 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=The+effect+of+regional+gene+therapy+with+bone+morphogenetic+protein-2-producing+bone-marrow+cells+on+the+repair+of+segmental+femoral+defects+in+rats.">The effect of regional gene therapy with bone morphogenetic protein-2-producing bone-marrow cells on the repair of segmental femoral defects in rats.</a> The Journal of Bone and Joint Surgery. 81 (7), 905-917 (1999).</li><li>Tsuchida, H., Hashimoto, J., Crawford, E., Manske, P., Lou, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineered+allogeneic+mesenchymal+stem+cells+repair+femoral+segmental+defect+in+rats.">Engineered allogeneic mesenchymal stem cells repair femoral segmental defect in rats.</a> Journal of Orthopaedic Research. 21 (1), 44-53 (2003).</li><li>Jiang, H., 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=Novel+standardized+massive+bone+defect+model+in+rats+employing+an+internal+eight-hole+stainless+steel+plate+for+bone+tissue+engineering.">Novel standardized massive bone defect model in rats employing an internal eight-hole stainless steel plate for bone tissue engineering.</a> Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine. 12 (4), 2162-2171 (2018).</li><li>Baltzer, A. 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=Genetic+enhancement+of+fracture+repair:+Healing+of+an+experimental+segmental+defect+by+adenoviral+transfer+of+the+BMP-2+gene.">Genetic enhancement of fracture repair: Healing of an experimental segmental defect by adenoviral transfer of the BMP-2 gene.</a> Gene Therapy. 7 (9), 734-739 (2000).</li><li>Li, Y., 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=Bone+defect+animal+models+for+testing+efficacy+of+bone+substitute+biomaterials.">Bone defect animal models for testing efficacy of bone substitute biomaterials.</a> Journal of Orthopaedic Translation. 3 (3), 95-104 (2015).</li></ol>

Lille dyremodeller for ortopædiske skader såsom komplet knoglebrud aktiverer forskning, der udforsker mekanismerne af osteogenesis og vurdering af det terapeutiske potentiale i biomaterialer20. Denne undersøgelse introducerer en rotte segmental defekt model stabiliseret af en brugerdefineret ekstern fiksator, der en lab og Biomedicinsk teknik holdet kan let reproducere for yderligere undersøgelser af bærende osteosynthetic knogle reparation.
Tidligere undersøgelse...

Ortopædisk traumer kirurgi fokuserer på at behandle en bred vifte af komplekse frakturer. Kritisk diaphyseal segmental knogle defekter har vist sig vanskeligt at behandle klinisk på grund af de omkringliggende muskler og periosteum nedsat regenerative evne samt manglende lokaliseret angiogenese1. Moderne behandlingsteknikker omfatter operativ fiksation med knogle podning, forsinket knoglegraft (Masquelet), knogle transport, fusion eller amputation2,3,4. Hos de fleste patienter, som har Ambulant funktion bevares efter deres traumer, med velfungerende distale lemmer, er lemmer restværdi klart en bedre behandling option5. Disse bjærgning behandlinger kræver ofte iscenesatte kirurgiske indgreb over et længere behandlingsforløb. Nogle forfattere har foreslået, at eksterne fiksering er overlegen i forhold til intern fiksering for disse ansøgninger på grund af nedsat vævsskader under implantation, faldt implanteret overfladeareal, og øget postoperativ indstillingsmuligheder af fiksator6. En prospektiv randomiseret kontrolleret forsøg er imidlertid i øjeblikket undervejs at tydeliggøre denne kontrovers indre versus ekstern fiksering i svær åbne frakturer af tibia7. Desværre, med enten behandling valgt, betydelige komplikation og fiasko satser stadig8,9. Med enten behandlingsmetode, hvad angår segmental knogletab, skal kirurgen slås med segmental diaphyseal defekter, der præsenterer væsentlige udfordringer. Rettelser af segmental defekter skal maksimere knogle stabilisering og samtidig forbedre osteogenic proces10,11.
Den kliniske betydning, men den lavere mængde, kritiske størrelse diaphyseal segmental defekter, er en effektiv, reproducerbare dyremodel nødvendige for, at forskerhold til videre behandlingsteknikker og i sidste ende forbedre kliniske resultater. Forskere har brug at studere i vivo fysiologisk helbredende mekanismer i et pattedyr dyremodel. Mens sådanne modeller af ekstern fiksation allerede findes12,13,14,15, håber vi at kunne give en mere pålidelig metode til ikke-fagforeningerne i ubehandlet dyr, mindske omkostningerne gennem valg af overkommelig fiksator materialer, og skitsere en ligetil kirurgisk protokol for nem anvendelse til fremtidige undersøgelser. Hovedformålet med denne protokol er at etablere en pålidelig og reproducerbar model af en kritisk diaphyseal defekt i rotter. Proceduren blev evalueret ved at vurdere stabilisering og knogle heling i rotte lårben over 12 uger. De sekundære mål inkluderet: at gøre en overkommelig model som en omkostningseffektiv som muligt, forenkling af kirurgisk tilgang og stabilisering og sikring af etisk pasning af dyrene. Forfattere og forskningsgruppe gennemført indledende forsøg med en række forskellige biomaterialer og potentielle regenerative behandlinger til at forbedre healing i denne segmental defekt.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.9% Sterile Saline</td>
			<td>Baxter</td>
			<td>2F7124</td>
			<td>Used for irrigating wound and rehydration</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10% Iodine/Povidone</td>
			<td>Carefusion</td>
			<td>1215016</td>
			<td>Used to prep skin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10% Neutral Buffered Formalin</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89370094</td>
			<td>Used as fixative</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1mm non-threaded kirschner wire</td>
			<td>DePuy Synthes</td>
			<td>VW1003.15</td>
			<td>Sterilized, used for the most proximal pin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1mm threaded kirschner wire</td>
			<td>DePuy Synthes</td>
			<td>VW1005.15</td>
			<td>Sterilized, used for the 3 most distal pin slots</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2x2 gauze</td>
			<td>Covidien</td>
			<td>4006130</td>
			<td>Sterilized, used to prep skin and absorb blood</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-0 Vicryl Suture</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>4015304</td>
			<td>Used to close muscle and skin layers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-40 x 0.25&#34;,18-8 stainless steel button head cap screws</td>
			<td>Generic</td>
			<td></td>
			<td>External fixator assembly</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4200 Cordless Driver</td>
			<td>Stryker</td>
			<td>OR-S-4200</td>
			<td>Used to drill kirschner wires</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4x4 gauze</td>
			<td>Covidien</td>
			<td>1219158</td>
			<td>Sterilized, used to absorb blood</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>70 % Ethanol</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Used to prep skin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Baytril</td>
			<td>Bayer Healthcare LLC, Animal health division</td>
			<td>312.10010.3</td>
			<td>Added to water as an antibiotic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cefazolin</td>
			<td>Hikma Pharmaceuticals</td>
			<td>8917156</td>
			<td>Pre-op antibiotic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CleanCap Gaussia Luciferase mRNA (5moU)</td>
			<td>TriLink Biotechnologies</td>
			<td>L-7205</td>
			<td>Modified mRNA encoding for Gaussia Luciferase, keep on ice during use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coelenterazine native</td>
			<td>NanoLight Technology</td>
			<td>303</td>
			<td>Substrate for Guassia Luciferase, used to assess luciferase activity in vivo</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Double antibiotic ointment</td>
			<td>Johnson &#38; Johnson consumer Inc</td>
			<td>8975432</td>
			<td>Applied to pin sites post-op as wound care</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dual Cut Microblade</td>
			<td>Stryker</td>
			<td>5400-003-410</td>
			<td>Used to create 5mm defect in femur</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethylenediamine Tetraacetic Acid (EDTA)</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>BP120-500</td>
			<td>Used to decalcify bone to prep for histology</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Extended Release Buprenorphine</td>
			<td>ZooPharm</td>
			<td></td>
			<td>Used as 3 day pain relief</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fenestrated drapes</td>
			<td>3M</td>
			<td>1204025</td>
			<td>Used to establish sterile field</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Handpiece cord for TPS</td>
			<td>Stryker</td>
			<td>OR-S-5100-4N</td>
			<td>Used to create 5mm defect in femur</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating pad</td>
			<td>K&#38;H Pet Products</td>
			<td>121239</td>
			<td>Rat body temperature maintenance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hexagonal head screwdriver</td>
			<td>Wiha</td>
			<td>263/1/16 &#34; X 50</td>
			<td>External fixator tightening</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Induction chamber</td>
			<td>Generic</td>
			<td></td>
			<td>Anesthesia for rats</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infuse collagen sponge with recombinant human Bone Morphogenic Protein-2</td>
			<td>Medtronic</td>
			<td>7510200</td>
			<td>Clinically relevant treatment used as positive control</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Clipper</td>
			<td>10250</td>
			<td>Anesthesia for rats</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IVIS</td>
			<td>Perkin Elmer</td>
			<td>124262</td>
			<td>Bioluminescence imaging modality</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Jig</td>
			<td>Custom</td>
			<td></td>
			<td>Used to place bicortical pins</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lipofectamine MessengerMAX</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>LMRNA003</td>
			<td>mRNA complexing agent that enables mRNA delivery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensorcaine-MPF (Bupivicane (0.25%) and Epinephrine (1:200,000))</td>
			<td>APP Pharmaceuticals, LLC</td>
			<td>NDC 63323-468-37</td>
			<td>Applied to surgical site for pain relief and vasoconstriction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile water</td>
			<td>Hospira</td>
			<td>8904653</td>
			<td>Used as solvent for cefazolin powder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Titanium external fixator plates</td>
			<td>Custom</td>
			<td></td>
			<td>Prepared in house with scrap titanium and milling machine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Total Performance System (TPS) Console</td>
			<td>Stryker</td>
			<td>OR-S-5100-1</td>
			<td>Used to create 5mm defect in femur</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TPS MicroSaggital Saw</td>
			<td>Stryker</td>
			<td>OR-S-5100-34</td>
			<td>Used to create 5mm defect in femur</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrafocus Faxitron with DXA</td>
			<td>Faxitron</td>
			<td></td>
			<td>High resolution radiographic imaging modality</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Uniprim rat diet</td>
			<td>Envigo</td>
			<td>TD.06596</td>
			<td>Medicated rat diet</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Universal Handswitch for TPS</td>
			<td>Stryker</td>
			<td>OR-S-5100-9</td>
			<td>Used to create 5mm defect in femur</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vetbond Tissue Adhesive</td>
			<td>3M</td>
			<td>1469</td>
			<td>Skin closure</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a reliable and reproducible critical-sized segmental femoral defect model in rats stabilized with a custom external fixator

Ortopædiske forskning er stærkt afhængig af dyremodeller for at studere mekanismer af knogle heling i vivo samt undersøge de nye behandlingsteknikker. Kritisk mellemstore segmental defekter udfordrende for at behandle klinisk, og forskningsindsatsen kunne drage fordel af en pålidelig, ambulante lille dyremodel af en segmental femoral defekt. I denne undersøgelse præsenterer vi en optimeret kirurgisk protokol for konsekvent og reproducerbar oprettelsen af en 5 mm kritiske diaphyseal defekt i en rotte lårbenet stabiliseret med ekstern fiksator. Den diaphyseal ostectomy blev udført ved hjælp af en brugerdefineret jig for at placere 4 Kirschner ledninger bicortically, som var stabiliseret med en tilpasset ekstern fiksator enhed. En oscillerende knogle så blev brugt til at oprette defekten. Enten en kollagen svamp alene eller en kollagen svamp dyppet i rhBMP-2 blev implanteret i defekten, og den knogleheling blev overvåget over 12 uger ved hjælp af røntgenbilleder. Efter 12 uger, rotter blev ofret, og histologisk analyse blev udført på kontrolelementet skåret og behandlet lårben. Knogledefekter indeholder kun kollagen svamp resulterede i ikke-union, mens rhBMP-2 behandling givet dannelsen af en periosteal afstumpede og ny knogle remodellering. Dyr genvundet godt efter implantation, og ekstern fiksation lykkedes at stabilisere de femoralis defekter over 12 uger. Denne strømlinet kirurgisk model kunne let anvendes til at studere knogleheling og afprøve nye ortopædisk biomaterialer og regenererende behandlinger in vivo.

Operationer blev udført i cirka en time af en kirurg med hjælp fra en assistent. Efter kirurgisk optimering, intra- og postoperative komplikationer var stærkt minimeret og brug af apparatet jig sikres ensartet størrelse (5 x 3 x 3 mm) og lokalisering af collum defekter. Rotter blev ambulante umiddelbart efterfølgende opsving fra anæstesi og synes ikke at have nogen ændrede adfærdsmønstre; deres gangart var ikke antalgic, og de syntes ikke at blive forstyrret af den ekstern fiksat...

Watch this Scientific Journal Video about A Reliable and Reproducible Critical-Sized Segmental Femoral Defect Model in Rats Stabilized with a Custom External Fixator at JoVE.com

A Reliable and Reproducible Critical-Sized Segmental Femoral Defect Model in Rats Stabilized with a Custom External Fixator

In vivo pattedyr modeller af kritiske mellemstore knogledefekter er afgørende for forskere studerer helbredende mekanismer og ortopædiske behandlingsformer. Her introducerer vi en protokol til oprettelse af reproducerbar, segmental, collum defekter i rotter stabiliseret ved hjælp af eksterne fiksering.

En pålidelig og reproducerbar kritiske mellemstore Segmental Femoral defekt Model i rotter stabiliseret med en brugerdefineret ekstern fiksator

Orthopedic research relies heavily on animal models to study mechanisms of bone healing in vivo as well as investigate the new treatment techniques. ...

Denne kirurgiske protokol bruger en konsekvent og reproducerbar eksternt fast segmental defekt model til at vurdere de helbredende mekanismer af knogle og brugen af potentielle regenerative behandlinger. Vi har strømlinet en udfordrende operation for oprettelse og stabilisering af en segmental knogledefekt model, der er tilgængelig og omkostningseffektiv, mens de forbliver passende for langsgående healing undersøgelser. Denne teknik kan især oversættes til behandling af traumatiske diafysial knogledefekter i kritisk størrelse, der kan drage fordel af stabilisering med ekstern fiksering, selv om modellen kræver yderligere undersøgelse.For at forhindre en fraktur, mens boring benene, bruge høje rotationer i minuttet og et lavt tryk for at punktere den laterale cortex, derefter mindske rotationer per minut for at gå videre. Efter forberedelse af stilladset fra en knogle morfoogenetic protein rør knogletransplantat kit, i henhold til producentens anvisninger, bruge sterile saks og en steril lineal til at trimme kollagen svamp til at passe en fem med tre af tre med tre millimeter defekt. Brug derefter en sprøjte til at fordele knoglen morfogenetiske protein-2 opløsning jævnt over overfladen af svampen, indtil hele mængden af opløsning er absorberet.Dernæst barbere området omkring bagbenet af en bedøvet rotte ved hjælp af 13th ribben, bagpote, og dorsale og ventrale midterlinjer som margener, efterfulgt af fire sekventielle vekslende scrubs af den eksponerede hud med steril gaze dyppet i 10% povidone-jod og 70% ethanol. For at fremkalde lårbensdefekten skal du forlænge det barberede ben gennem en fenestrated clear sticky drapere og dække den kirurgiske bænk i sterile håndklæder for at skabe et sterilt felt. Palpate lårbenet og bruge en række 15 klinge til at skabe en anterolateral snit gennem huden strækker sig fra patella til større trochanter på proksimale lårben.Forsigtigt incise det laterale ben fascia langs intermuskulær septum at adskille vastus lateralis muskel af quadriceps anteriorly fra hamstrings posteriort indtil den laterale lårben er udsat. Holde en række 15 skalpel klinge parallelt mod konturen af knoglen overflade, forsigtigt skære musklen væk fra den underliggende knogle til at udføre en omhyggelig, atramatisk circumferential blødt væv dissektion, og start på den laterale overflade, udsætte lårbenet på sin midten af diaphysis. Brug en periosteal elevator til at løfte musklen væk fra den eksponerede knogle, da den er dissekeret, og fortsæt rundt om lårbensakslen, indtil syv til 10 milliliter central diafys er blevet ryddet for blødt væv på alle sider.Dernæst placere en pin lige på niveau med den laterale epicondyl, efterfulgt af placering af en jig flush til den laterale distale lårben, og indsæt en en-millimeter gevind tip Kirschner wire. Dernæst opretholde placeringen af jig på knoglen, identificere, hvor den mest proksimale pin vil komme ind i knoglen baseret på jig huller. Forsigtigt incise parallelt med fibrene i bagdelen senen efter behov for at skabe et lille hul i vævet for den proksimale pin til at passere igennem, minimere iatrogen skader på senen.Bor en en-millimeter ikke-gevind k-wire i hullet, og sammenligne højden af den borede pin med den løse pin for at bekræfte, at stiften engagerer begge cortices. Bevar placeringen af jig i kontakt med knoglen og bor to en-millimeter gevind k-ledninger, en på hver side af den fremtidige defekt site, der sikrer, at benene engagere både cortices, og placere den eksterne fixator bar niveau en centimeter over huden. Skru stramt, lås baren på plads, og klip de overskydende pin længder.Placer en lille buet retractor omkring den forreste og bageste lårben for at beskytte de omkringliggende blødt væv, muskel, og neurovaskulære bundt, og bruge en ca fem millimeter sagittal oscillerende savklinge, og lys, selv tryk, til meget omhyggeligt at skabe en fem millimeter segmental defekt gennem midten af diaphysis. Skyl såret med 10 milliliter 0,9% normalt saltvand efter at have skabt defekten, og administrere 0,1 milliliter 0,25% bupivacain med adrenalin til såret som en smertestillende og vasoconstrictor. Indsæt knoglen morfogenetisk protein-2 gennemblødt svamp stillads i defekten, og bruge en 4-0 absorberbar sutur i den enkle afbrudt mønster for at lukke muskelplanet.Luk derefter hudlaget ved hjælp af en 4-0 absorberbar sutur i et kørende subcuticular mønster, derefter hudlim for at lukke eventuelle huller omkring de fremspringende stifter, og få en forreste-posterior radiografisk billede af lårbenet straks, og fire og 12 uger efter operationen. Negative kontroldefekter, der kun indeholder en kollagenssvamp, viser ingen tegn på at bygge bro mellem de proksimale og distale knoglekanter. En lille mængde af nye knogle remodeling kan ses direkte ved siden af den afskårne lårben kant, mens defekten selv viser en mangel på knoklet materiale, tilstedeværelsen af brusk, og nogle resterende hæmatom.Defekter, der indeholder knogle morfogen protein-2 gennemblødt svamp demonstrere betydelig knogleheling så tidligt som fire uger efter operationen, som det fremgår af den radiopaque afstøbte bro over defekten. Efter 12 uger, har betydelige nye mineraldeposition dannet i hele defekten. Betydelig ny periosteal knogle kan observeres i den afstøbte strækker sig fra den afskårne lårbenskant og spicules af vævet og lamelriske knogler har udviklet sig i hele defekten.Desuden er brusk deposition ikke set. Billeddannelse via In Vivo Imaging System efter fjernelse af den eksterne fixator giver mulighed for visualisering af de bioluminescerende transficerede celler i defekten. For eksempel, celler i medullær hulrum luminesce efter transfektion med kompleks mRNA kodning for Gaussia luciferase, og kunne bruges til at måle biologiske ændringer i udtrykket af et gen eller protein af interesse under helingsprocessen.Pin placering er vigtigt for at sikre en stabil, varig ekstern fiksering. Benene skal være direkte vinkelret på lårbenet, og parallelt med hinanden, for at minimere brud og infektion. Ved hjælp af denne model, biologiske mekanismer, såsom specifikke proteinudtryk, kan overvåges for bedre at forstå healing, og forskellige stillads biomaterialer eller behandlinger kan også testes for terapeutisk effekt.Vi håber, at denne teknik vil give fremtidige forskere til mere effektivt at studere ortopædisk healing med ekstern fiksering, således at deres resultater kan oversættes til forbedrede kliniske succeser. Undgå indånding af bedøvelsesgasser, bær passende personlige værnemidler ved håndtering af formalin og EDTA, og vær forsigtig, når du håndterer kirurgiske instrumenter, især bore- og oscillerende knoglesav.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Creating Two-Dimensional Patterned Substrates for Protein and Cell Confinement

Microcontact printing provides a rapid, highly reproducible method for the creation of well-defined patterned substrates.1  While microcontact printing ...

Microfluidic Fabrication of Polymeric and Biohybrid Fibers with Predesigned Size and Shape

Mikrofluidisk fremstilling af polymere og biohybridfibre med foruddefineret størrelse og form

A &#8220;sheath&#8221; fluid passing through a microfluidic channel at low Reynolds number can be directed around another &#8220;core&#8221; stream and ...

A Full Skin Defect Model to Evaluate Vascularization of Biomaterials In Vivo

A Full Skin Defect Model to Evaluate Vascularization of Biomaterials In Vivo

En fuld huddefekten model til evaluering Vaskularisering biomaterialer<em&gt; In Vivo</em

Insufficient vascularization is considered to be one of the main factors limiting the clinical success of tissue-engineered constructs. In order to ...

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 ...

Method and Instrumented Fixture for Femoral Fracture Testing in a Sideways Fall-on-the-Hip Position

Metode og instrumenterede armatur for collum fraktur test i sidelæns falde-på-den-hofte stand

Mechanical testing of femora brings valuable insights into understanding the contribution of clinically-measureable variables such as bone mineral density ...

An Efficient and Reproducible Protocol for Distraction Osteogenesis in a Rat Model Leading to a Functional Regenerated Femur

En effektiv og reproducerbare protokol for distraktion Osteogenesis i en rotte Model fører til en funktionel folier lårben

This protocol describes the use of a newly developed external fixator for distraction osteogenesis in a rat femoral model. Distraction osteogenesis (DO) ...

Fabrication of Custom Agarose Wells for Cell Seeding and Tissue Ring Self-assembly Using 3D-Printed Molds

Fabrikation af brugerdefinerede Agarosen Wells for celle såning og væv Ring samlesæt bruger 3D-trykt forme

Engineered tissues are being used clinically for tissue repair and replacement, and are being developed as tools for drug screening and human disease ...

Perfusable Vascular Network with a Tissue Model in a Microfluidic Device

Perfusable vaskulære netværk med en væv Model i en mikrofluid enhed

A spheroid (a multicellular aggregate) is regarded as a good model of living tissues in the human body. Despite the significant advancement in the ...

Repressing Gene Transcription by Redirecting Cellular Machinery with Chemical Epigenetic Modifiers

Undertrykke gen transskription ved at omdirigere cellulære maskiner med kemiske epigenetiske modifikatorer

Regulation of chromatin compaction is an important process that governs gene expression in higher eukaryotes. Although chromatin compaction and gene ...

A Tripeptide-Stabilized Nanoemulsion of Oleic Acid

Et tripeptid-stabiliseret Nanoemulsion af oliesyre

We describe a method to produce a nanoemulsion composed of an oleic acids-Pt(II) core and a lysine-tyrosine-phenylalanine (KYF) coating (KYF-Pt-NE). The ...