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

Dit werk werd gesteund door een subsidie van NIH apparatuur 1S10OD023676-01 met extra ondersteuning geboden via de Universiteit van Wisconsin afdelingen van orthopedie en revalidatie en School van geneeskunde en de volksgezondheid. Wij wensen te erkennen van de UW Carbone Cancer Center ondersteunen Grant P30 CA014520 en het gebruik van hun kleine dier Imaging faciliteit, evenals de NIH opleiding Grant 5T35OD011078-08 voor ondersteuning van H. Martin. Wij danken ook Michael en Mary Sue Shannon voor hun steun aan het spier-en regeneratie-partnerschap.

De ratten gebruikt in deze studie ontvangen dagelijkse verzorging overeenkomstig de AVMA richtsnoeren voor de euthanasie van dieren: 2013 editie16. Het institutionele Animal Care en gebruik Comité aan de Universiteit van Wisconsin-Madison geëvalueerd en dit experimentele protocol goedgekeurd voordat het project is begonnen.
1. dieren
<ol><li>Gebruik de outbred mannelijke Sprague-Dawley ratten die weegt ongeveer 350 g.</li>
</ol>2. voorbereiding...

<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>

Kleine dierlijke modellen van orthopedische letsels zoals volledige botbreuken inschakelen onderzoek dat de mechanismen voor osteogenesis en beoordeling van de therapeutische mogelijkheden van biomaterialen20verkent. Deze studie introduceert een rat regiogebonden defect model gestabiliseerd door een aangepaste externe fixator die een lab en biomedische technologie team gemakkelijk voor verdere studies van dragende osteosynthetic bot reparatie reproduceren kan.
Eerdere s...

Orthopedisch trauma chirurgie richt zich op de behandeling van een breed scala van complexe fracturen. Kritische diaphyseal regiogebonden bot gebreken hebben bewezen moeilijk te behandelen klinisch als gevolg van het verminderde regeneratieve vermogen van de omliggende spier en het periosteum evenals het falen van gelokaliseerde angiogenese1. Moderne behandelingstechnieken omvatten operatieve fixatie met bottransplantaat, vertraagd bottransplantaat (Masquelet), bone vervoer, fusie of amputatie2,3,4. Bij de meeste patiënten hebben ambulante functie behouden na hun trauma, met goed functionerende distale ledematen, is ledemaat restwaarde duidelijk een betere behandeling optie5. Deze berging behandelingen vereisen vaak geënsceneerde chirurgische ingrepen in de loop van een lange behandeling. Sommige auteurs hebben gesuggereerd dat externe fixatie is superieur ten opzichte van de oppervlakte van de inwendige fixatie voor deze toepassingen als gevolg van de verminderde weefselschade tijdens de implantatie, daalde geïmplanteerd, en verhoogde postoperatieve verstelbaarheid van het fixatiemiddel6. Een prospectieve gerandomiseerde gecontroleerde trial is echter momenteel aan de gang om te helpen verduidelijken deze controverse van interne versus externe fixatie in ernstige open fracturen van de tibia7. Helaas bestaan belangrijke complicatie en mislukking tarieven met beide behandeling geselecteerd,8,9. Met beide methoden van de behandeling, met betrekking tot de gesegmenteerde botverlies, moet de chirurg kampen met segmentale diaphyseal gebreken die significante uitdagingen presenteren. Correcties van gesegmenteerde defecten moeten maximaliseren bot stabilisatie en tegelijkertijd het verbeteren van het proces van de osteogenic10,11.
Als gevolg van het klinische belang, maar het lagere volume, kritische en middelgrote diaphyseal Gesegmenteerde defecten, is een effectief, reproduceerbaar diermodel noodzakelijk om onderzoeksteams verder behandelingstechnieken en uiteindelijk klinische resultaten te verbeteren. Onderzoekers moeten bestuderen in vivo fysiologische genezing mechanismen in een diermodel voor zoogdieren. Hoewel dergelijke modellen van externe fixatie al bestaan12,13,14,15, hopen we om een betrouwbaarder methode voor niet-vakbonden in de onbehandelde dieren, daling van de kosten door de keuze van betaalbare fixatiemiddel materialen en het overzicht van een eenvoudige chirurgische protocol voor de gemakkelijke toepassing op toekomstige studies. Het hoofddoel van dit protocol is om een betrouwbare en reproduceerbare model van een kritische diaphyseal defect bij ratten. De procedure werd door de beoordeling van de stabilisatie en het bot genezing in rat dijbeen meer dan 12 weken beoordeeld. De secundaire doelstellingen opgenomen: waardoor een betaalbare model als een rendabel mogelijk, vereenvoudiging van de chirurgische benadering en stabilisatie, en het waarborgen van ethische verzorging van de dieren. De auteurs en het onderzoeksteam verricht voorbereidende experimenten met een aantal verschillende biomaterialen en potentiële regeneratieve therapieën om genezing in dit segment defect.

<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

Orthopedisch onderzoek leunt op dierlijke modellen bestuderen van mechanismen van bot in vivo genezing, alsook het onderzoeken van de nieuwe behandelingstechnieken. Kritische en middelgrote Gesegmenteerde defecten zijn uitdagend voor de behandeling van klinisch en onderzoeksinspanningen kunnen profiteren van een betrouwbare, ambulante kleine diermodel van een segmentale femorale defect. In deze studie presenteren wij een geoptimaliseerde chirurgische protocol voor het consistente en reproduceerbare creëren van een kritische diaphyseal defect 5 mm in een rat dijbeen gestabiliseerd met een externe fixator. De diaphyseal ostectomy werd uitgevoerd met behulp van een aangepaste mal te plaatsen 4 Kirschner draden bicortically, die werden gestabiliseerd met een aangepast externe fixator apparaat. Een oscillerende zaag bot werd gebruikt voor het maken van het gebrek. Een collageen spons alleen of een collageen spons, gedrenkt in rhBMP-2 het gebrek werd ingeplant en de genezing van de bot meer dan 12 weken met behulp van röntgenfoto's werd gecontroleerd. Na 12 weken, ratten werden opgeofferd en histologische analyse werd uitgevoerd op het verwijderde besturingselement en dijbeen behandeld. Bot gebreken met alleen collageen spons resulteerde in non-adhesie, terwijl rhBMP-2 behandeling de vorming van een periosteal hardvochtig en nieuwe bot verbouwing leverde. Dieren goed herstelde na implantatie en externe fixatie succes in het stabiliseren van de femorale gebreken meer dan 12 weken. Deze gestroomlijnde chirurgische model kan gemakkelijk worden toegepast om te studeren bot genezing en testen van nieuwe orthopedische biomaterialen en regeneratieve therapieën in vivo.

Chirurgische ingrepen werden uitgevoerd in ongeveer een uur door een chirurg met behulp van een assistent. Na chirurgische optimalisatie, intra- en postoperatieve complicaties waren sterk geminimaliseerd en gebruik van het apparaat van de mal gegarandeerd consistent grootte (5 x 3 x 3 mm) en localisatie van femur gebreken. Ratten werden ambulante onmiddellijk daaropvolgende herstel van anesthesie en niet lijken te hebben eventuele gewijzigde gedragspatronen; hun gang was niet antalgic, en...

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 zoogdieren modellen van kritische en middelgrote bot gebreken zijn essentieel voor de onderzoekers bestuderen van genezing mechanismen en orthopedische therapieën. Hier introduceren we een protocol voor de oprichting van femur, reproduceerbaar, Gesegmenteerde defecten in ratten gestabiliseerd met behulp van externe fixatie.

Een betrouwbare en reproduceerbare kritische middelgrote regiogebonden femorale Defect Model bij ratten gestabiliseerd met een aangepaste externe Fixator

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

Dit chirurgische protocol maakt gebruik van een consistent en reproduceerbaar extern vast segmentale defectmodel om de genezingsmechanismen van bot en het gebruik van potentiële regeneratieve therapieën te evalueren. We hebben een uitdagende operatie gestroomlijnd voor het creëren en stabiliseren van een segmentaal botdefectmodel dat toegankelijk en kosteneffectief is en tegelijkertijd geschikt blijft voor longitudinale genezingsstudies. Deze techniek is met name te vertalen naar de behandeling van traumatische diafysiële botdefecten die baat kunnen hebben bij stabilisatie met externe fixatie, hoewel het model verder onderzoek vereist.Om een breuk te voorkomen tijdens het boren van de pinnen, gebruik maken van hoge rotaties per minuut en een lage druk om de laterale cortex te doorboren, dan verminderen de rotaties per minuut om verder te gaan. Na de voorbereiding van het schavot van een bot morfogenetische eiwit buis bot graft kit, volgens de instructies van de fabrikant, gebruik steriele schaar en een steriele liniaal om het collageen spons trim om een vijf bij drie bij drie millimeter defect passen. Gebruik vervolgens een spuit om de botmorfogenetische eiwit-2 oplossing gelijkmatig over het oppervlak van de spons te verdelen, totdat het volledige volume van de oplossing wordt geabsorbeerd.Scheer vervolgens het gebied rond het achterbeen van een verdoofde rat met behulp van de 13e rib, achterpoot en rug- en ventrale middenlijnen als marges, gevolgd door vier opeenvolgende afwisselende scrubs van de blootgestelde huid met steriel gaas gedrenkt in 10%povidone-jodium en 70%-ethanol. Om het dijbeendefect te veroorzaken, strek het geschoren been uit door een gebogen helder kleverige laken en bedek de chirurgische bank in steriele handdoeken om een steriel veld te creëren. Palpat het dijbeen en gebruik een nummer 15 mes om een anterolaterale incisie te creëren via de huid die zich uitstrekt van de knieschijf tot de grotere trochanter bij het proximale dijbeen.Zorgvuldig insnijden van de laterale leg fascia langs de intermusculaire septum om de vastus lateralis spier van de quadriceps anteriorly scheiden van de hamstrings achterstenoom tot het laterale dijbeen wordt blootgesteld. Het houden van een nummer 15 scalpel blad parallel tegen de contour van het botoppervlak, snijd voorzichtig de spier uit de buurt van het onderliggende bot om een zorgvuldige, atraumatische omtrekwekelijk weefsel dissectie uit te voeren, en beginnen op het laterale oppervlak, bloot het dijbeen op zijn mid-diaphysis. Gebruik een periosteal lift om de spier weg te tillen van het blootgestelde bot als het wordt ontleed, en ga rond de dijbeen schacht tot zeven tot 10 milliliter van centrale diafyse is gewist van zacht weefsel aan alle kanten.Plaats vervolgens een pin net op het niveau van de laterale epicondyl, gevolgd door de plaatsing van een jig flush op het laterale distale dijbeen, en steek een een millimeter schroefdraad tip Kirschner draad. Vervolgens, het behoud van de positie van de mal op het bot, identificeren waar de meest proximale pin zal het bot op basis van de jig gaten. Zorgvuldig insnijden parallel aan de vezels van de bilpees als dat nodig is om een kleine opening in het weefsel te creëren voor de proximale pin door te geven, het minimaliseren van iatrogene schade aan de pees.Boor een een-millimeter niet-schroefdraad k-draad in de kloof, en vergelijk de hoogte van de geboorde pin met de losse pin om te bevestigen dat de pin beide cortices inschakelt. Houd de positie van de mal in contact met het bot en boor twee een-millimeter schroefdraad k-draden, een aan weerszijden van de toekomstige defect site, ervoor te zorgen dat de pinnen zowel cortices, en plaats de externe fixator bar niveau een centimeter boven de huid. Schroef stevig, vergrendel de bar op zijn plaats en knip de overtollige pinlengtes.Plaats een kleine gebogen oprolaar rond het voorste en achterste dijbeen om het omringende zachte weefsel, spier- en neurovasculaire bundel te beschermen en gebruik een ongeveer vijf millimeter sagittale oscillerende zaagblad, en licht, zelfs druk, om zeer zorgvuldig een vijf millimeter segmentale defect te creëren door de mid-diaphysis. Spoel de wond met 10 milliliter van 0,9% normale zoutoplossing na het maken van het defect en toedien 0,1 milliliter 0,25% bupivacaine met epinephrinum aan de wond als pijnstiller en vasoconstrictor. Steek het bot morfogenetische eiwit-2 gedrenkt spons steiger in het defect, en gebruik een 4-0 absorbeerbare hechting in de eenvoudige onderbroken patroon om de spier vlak te sluiten.Sluit vervolgens de huidlaag met behulp van een 4-0 opneembare hechting in een lopend onderhuids patroon, dan huidlijm om eventuele gaten rond de uitstekende pinnen te dichten en onmiddellijk een voorste radiografisch beeld van het dijbeen en vier en twaalf weken na de operatie te verkrijgen. Negatieve controlegebreken die alleen een collageenspons bevatten, vertonen geen bewijs van het overbruggen van osteogenese tussen de proximale en distale botranden. Een kleine hoeveelheid nieuwe botremodellering kan direct naast de gesneden dijbeenrand worden gezien, terwijl het defect zelf een gebrek aan benige materiaal, de aanwezigheid van kraakbeen en wat resterende hematoom vertoont.Defecten die botmorfogenetische eiwit-2 doorweekte spons tonen significante botgenezing al vier weken na de operatie, zoals blijkt uit de radiopaque eelt over het defect. Tegen 12 weken, significante nieuwe minerale depositie heeft gevormd gedurende het defect. Significante nieuwe periosteal bot kan worden waargenomen in de eelt zich uitstrekt van de gesneden dijbeen rand en de spicules van geweven en lamellen bot hebben ontwikkeld gedurende het defect.Verder wordt kraakbeenafzetting niet gezien. Beeldvorming via In Vivo Imaging System na het verwijderen van de externe fixator maakt visualisatie van de bioluminescente doorzichtige cellen binnen het defect mogelijk. Bijvoorbeeld, cellen in de medullaire holte luminesce na transfectie met complexe mRNA codering voor Gaussia luciferase, en kan worden gebruikt om biologische veranderingen in de expressie van een gen of eiwit van belang tijdens het genezingsproces te meten.Pin plaatsing is belangrijk voor het waarborgen van een stabiele, duurzame externe fixatie. De pinnen moeten direct loodrecht op het dijbeen, en parallel aan elkaar, om breuk en infectie te minimaliseren. Met behulp van dit model, biologische mechanismen, zoals specifieke eiwit uitdrukkingen, kan worden gecontroleerd om beter te begrijpen genezing, en verschillende steiger biomaterialen of therapieën kunnen ook worden getest op therapeutische werkzaamheid.We hopen dat deze techniek toekomstige onderzoekers in staat zal stellen om orthopedische genezing efficiënter en effectiever te bestuderen met externe fixatie, zodat hun bevindingen kunnen worden vertaald naar verbeterde klinische successen. Vermijd het inademen van verdovingsgassen, draag de juiste persoonlijke beschermingsmiddelen bij het hanteren van formaline en EDTA, en zorg bij het hanteren van chirurgische instrumenten, met name de boor en oscillerende botzaag.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Creating Two-Dimensional Patterned Substrates for Protein and Cell Confinement

Het creëren van twee-dimensionale Patterned Substraten voor eiwit en Cell opsluiting

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

Microfluïdische fabricage van polymere en biohybridevezels met vooraf ontworpen grootte en vorm

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

Een Full Skin Defect model te evalueren Vascularisatie Biomaterialen<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

Maat ontworpen laser gebaseerde Verwarming Apparaten voor gestuurde release van cisplatine van temperatuurgevoelige liposomen met Magnetic Resonance Image Guidance

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

Methode en geïnstrumenteerde meubilair voor femurfractuur testen in een zijwaartse val-over-the-Hip-positie

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

Een efficiënte en reproduceerbare Protocol voor afleiding Osteogenesis in een Rat Model leidt tot een functionele geregenereerde dijbeen

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

Fabricage van aangepaste Agarose putten voor het zaaien van de cellen en weefsel Ring zelf-assemblage met behulp van 3D-gedrukte mallen

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 vasculaire netwerk met een Model van het weefsel in een Microfluidic-apparaat

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

Onderdrukken van Gene transcriptie door cellulaire machines met chemische epigenetische Modifiers omleiden

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

Een Tripeptide-gestabiliseerde Nanoemulsion van oliezuur

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 ...