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

Ce travail a été soutenu par une subvention d’équipement NIH 1S10OD023676-01 avec un appui supplémentaire fourni par le biais de l’Université du Wisconsin départements d’orthopédie et réadaptation et école de médecine et santé publique. Nous tenons à souligner de l’UW Carbone Cancer Center Support Grant P30 CA014520 et utilisation de leur petit Animal Imaging Facility, ainsi que la subvention de formation NIH 5T35OD011078-08 pour l’appui de H. Martin. Nous remercions également Michael et Mary Sue Shannon pour leur soutien de la société de régénération musculo-squelettiques.

Les rats utilisés dans cette étude ont reçu des soins quotidiens selon les directives de l’AVMA pour l’euthanasie des animaux : 2013 édition16. Le Comité de l’urbanisme à l’Université du Wisconsin-Madison et d’institutionnels animalier évalué et approuvé ce protocole expérimental avant le début du projet.
1. les animaux
<ol><li>Utilisez les rats mâles Sprague-Dawley non consanguines, pesant environ 350 g.</li>
</ol>2. pré...

<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>

Petits modèles animaux de blessures orthopédiques tels que fractures osseuses complet permettent de recherche qui explore les mécanismes de l’ostéogenèse et évaluer le potentiel thérapeutique des biomatériaux20. Cette étude présente un rat défaut segmentaire modèle stabilisé par un fixateur externe personnalisée qu’une équipe du laboratoire et du génie biomédical peut facilement reproduire pour d’autres études de la réparation osseuse articulaire porteuse.
<p class="jo...

Chirurgie orthopédique traumatologique met l’accent sur le traitement d’un large éventail de fractures complexes. Critique osseuse segmentaire diaphysaire défauts sont avérés difficiles à traiter cliniquement en raison de la diminution de la capacité régénératrice du muscle environnant et de périoste ainsi que l’échec de localisé angiogenèse1. Les techniques modernes de traitement comprennent la fixation du dispositif avec une greffe osseuse, retardé une greffe osseuse (masquelet service), transport osseux, fusion ou amputation2,3,4. Dans la plupart des patients qui ont la fonction ambulatoire conservée après leur traumatisme, avec des branches distales fonctionne bien, récupération de la branche est clairement un meilleur traitement option5. Ces traitements de sauvetage exigent souvent des interventions chirurgicales mises en scène sur un parcours long traitement. Certains auteurs ont suggéré que la fixation externe est supérieure par rapport à la surface de la fixation interne pour ces applications en raison des dommages tissulaires une diminution pendant l’implantation, diminuée implantée et le réglage postopératoire accru de le fixateur6. Cependant, un essai contrôlé randomisé prospectif est actuellement d’en cours pour aider à clarifier cette controverse des internes ou externe fixation de graves fractures ouvertes du tibia7. Malheureusement, avec soit le traitement choisi, les taux de complication et échec significatifs persistent8,9. Avec une méthode de traitement, à l’égard de la perte osseuse segmentaire, le chirurgien doit composer avec les défauts diaphysaires segmentaires qui présentent des défis importants. Correction d’irrégularités segmentaires doit maximiser la stabilisation osseuse et en même temps améliorer les processus ostéogénique10,11.
En raison de l’importance clinique, mais le volume plus faible, des défauts de segmentaires diaphysaires de taille critique, un modèle animal efficace et reproductible est nécessaire pour permettre à des équipes de recherche faire avancer les techniques de traitement et améliorer les résultats cliniques. Les chercheurs doivent étudier en vivo physiologique mécanismes guérison chez un modèle animal mammifère. Ces modèles de fixation externe déjà parmi les12,13,14,15, nous espérons offrir une méthode plus fiable pour les non-syndicats chez les animaux non traités, diminution des coûts grâce au choix de matériaux de fixateur abordable et esquisse un protocole chirurgical simple d’application facile pour les études à venir. Le principal objectif du présent protocole est d’établir un modèle fiable et reproductible d’un défaut critique diaphysaire chez les rats. La procédure a été évaluée en évaluant la stabilisation et l’os de guérison dans les fémurs de rat pendant 12 semaines. Les objectifs secondaires compris : faire un modèle abordable comme un coût efficace que possible, simplifiant l’approche chirurgicale et la stabilisation et d’assurer éthiques soin des animaux. Les auteurs et l’équipe de recherche réalisé des expériences préliminaires avec une gamme de différents biomatériaux et thérapies régénératives potentiels afin d’améliorer la guérison dans ce défaut segmentaire.

<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

Recherche orthopédique s’appuie fortement sur des modèles animaux pour étudier les mécanismes de guérison en vivo l’OS mais aussi enquêter sur les nouvelles techniques de traitement. Taille critique segmentaires défauts sont difficiles à traiter cliniquement, et les efforts de recherche pourraient bénéficier d’un modèle animal petit fiable, ambulatoire d’une anomalie fémorale segmentaire. Dans cette étude, nous présentons un protocole chirurgical optimisé pour la création cohérente et reproductible d’un défaut critique diaphysaire de 5 mm dans un fémur de rat stabilisé avec un fixateur externe. L’ostéotomie diaphysaire a été réalisée à l’aide d’un gabarit personnalisé de placer 4 Kirschner fils bicortically, qui ont été stabilisées avec un dispositif adapté de fixateur externe. Une scie à OS oscillante a été utilisé pour créer le défaut. Une éponge de collagène seule ou une éponge de collagène imbibés rhBMP-2 a été implantée dans le vice et la guérison osseuse a été suivie sur une période de 12 semaines à l’aide de radiographies. Après 12 semaines, les rats ont été sacrifiés, et analyse histologique a été effectuée sur le contrôle excisé et traité des fémurs. Des défauts osseux contenant uniquement des éponges de collagène a produit non syndiquées, rhBMP-2 conduit la formation d’un remodelage de l’OS périostique impitoyables et nouveau. Animaux bien récupérée après l’implantation et externe fixation réussi à stabiliser les défauts fémorales pendant 12 semaines. Ce modèle chirurgical simplifié pourrait être facilement appliqué pour étudier la guérison osseuse et tester de nouveaux biomatériaux orthopédiques et thérapies régénératives in vivo.

Interventions chirurgicales ont été réalisées en environ une heure par un chirurgien à l’aide d’un assistant. Après optimisation chirurgicale, intra - et les complications post-opératoires ont été considérablement réduits au minimum et l’utilisation de l’appareil de jig assurée taille uniforme (5 x 3 x 3 mm) et la localisation des défauts fémorales. Des rats ont été ambulatoire immédiatement après récupération de l’anesthésie et ne semblent pas avoir toute a...

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

Modèles de mammifères in vivo des défauts osseux taille critique sont indispensables pour les chercheurs qui étudient les mécanismes de guérison et de traitements orthopédiques. Ici, nous introduisons un protocole pour la création de défauts reproductibles, segmentaires, fémorales chez les rats stabilisés à l’aide de fixation externe.

Un modèle fiable et reproductible taille critique segmentaire fémorale défaut chez les Rats stabilisé avec un fixateur externe personnalisée

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

Ce protocole chirurgical utilise un modèle de défaut segmentaire fixe externement cohérent et reproductible pour évaluer les mécanismes curatifs de l’os et l’utilisation de thérapies régénératives potentielles. Nous avons rationalisé une chirurgie provocante pour la création et la stabilisation d’un modèle segmentaire de défaut d’os qui est accessible et rentable tout en restant approprié pour des études longitudinales de guérison. Cette technique est particulièrement traduisible au traitement des défauts diaphysiaux traumatiques de taille critique qui peuvent bénéficier de la stabilisation avec la fixation externe, bien que le modèle exige davantage d’étude.Pour éviter une fracture lors du perçage des broches, utilisez des rotations élevées par minute et une basse pression pour percer le cortex latéral, puis diminuez les rotations par minute pour avancer. Après avoir préparé l’échafaudage à partir d’un kit de greffe d’os de tube de protéine morphogenétique d’os, selon les instructions du fabricant, utilisez des ciseaux stériles et une règle stérile pour couper l’éponge de collagène pour adapter un défaut de cinq par trois par trois millimètres. Ensuite, utilisez une seringue pour distribuer la solution de protéine morphogenétique osseuse-2 uniformément sur la surface de l’éponge, jusqu’à ce que tout le volume de solution soit absorbé.Ensuite, rasez la zone autour de la patte arrière d’un rat anesthésié à l’aide de la 13e côte, patte arrière, et les lignes médianes dorsales et ventrales comme marges, suivie de quatre gommages séquentiels alternés de la peau exposée avec gaze stérile trempée dans 10% povidone-iode et 70% éthanol. Pour induire le défaut fémoral, étendre la jambe rasée à travers un drapé collant clair fenestrated, et couvrir le banc chirurgical dans des serviettes stériles pour créer un champ stérile. Palpez le fémur et utilisez une lame numéro 15 pour créer une incision antéroglatérale à travers la peau s’étendant de la rotule au trochanter plus grand au fémur proximal.Incisez soigneusement le fascia latéral de jambe le long du septum intermusculaire pour séparer le muscle lateralis vastus du quadriceps antérieurement des ischio-jambiers postérieurement jusqu’à ce que le fémur latéral soit exposé. En gardant une lame de scalpel numéro 15 parallèle au contour de la surface osseuse, coupez doucement le muscle de l’os sous-jacent pour effectuer une dissection soigneuse et atraumatique des tissus mous circonférentiels, et commencez sur la surface latérale, exposez le fémur à sa diaphyse moyenne. Utilisez un ascenseur périostéral pour soulever le muscle loin de l’os exposé comme il est disséqué, et procéder autour de l’arbre fémoral jusqu’à ce que sept à 10 millilitres de diaphyse centrale a été effacé des tissus mous de tous les côtés.Ensuite, placez une épingle juste au niveau de l’épicondyle latéral, suivie du placement d’une chasse d’eau de gabarit au fémur distal latéral, et insérez un fil kirschner fileté d’un millimètre. Ensuite, en maintenant la position du gabarit sur l’os, identifier où la broche la plus proximale entrera dans l’os en fonction des trous de gabarit. Incise soigneusement parallèlement aux fibres du tendon fessier au besoin pour créer un petit espace dans le tissu pour la broche proximale à passer à travers, minimisant les dommages iatrogènes au tendon.Percer un fil k non fileté d’un millimètre dans l’espace et comparer la hauteur de la goupille forée avec la goupille lâche pour confirmer que la goupille engage les deux cortices. Maintenez la position du gabarit en contact avec l’os et percez deux fils k filetés d’un millimètre, un de chaque côté du futur site de défaut, en veillant à ce que les broches engagent les deux cortices, et placent le niveau externe de barre de fixateur un centimètre au-dessus de la peau. Vissez bien, verrouillez la barre en place et coupez les longueurs excessives de la goupille.Placez un petit rétracteur incurvé autour du fémur antérieur et postérieur pour protéger le faisceau mou, musculaire et neurovasculaire environnant, et utilisez une lame de scie oscillante sagittale d’environ cinq millimètres, et de la lumière, voire de la pression, pour créer très soigneusement un défaut segmentaire de cinq millimètres à travers la diaphyse médiane. Rincer la plaie avec 10 millilitres de saline normale de 0,9% après avoir créé le défaut, et administrer 0,1 millilitres de 0,25% bupivacaine avec de l’épinéphrine à la plaie comme analgésique et vasoconstricteur. Insérez l’échafaudage éponge morphogénétique protéine-2 trempé dans le défaut, et utilisez une suture absorbable 4-0 dans le modèle simple interrompu pour fermer le plan musculaire.Ensuite, fermez la couche de peau à l’aide d’une suture absorbable 4-0 dans un modèle sous-cuticulaire en cours d’exécution, puis collez la peau pour combler les lacunes autour des broches saillantes, et obtenir une image radiographique antérieure-postérieure du fémur immédiatement, et quatre et 12 semaines après la chirurgie. Les défauts négatifs de commande contenant seulement une éponge de collagène ne montrent aucune évidence de l’ostéogenèse de pont entre les bords proximaux et distal d’os. Une petite quantité de nouveau remodelage d’os peut être vue directement à côté du bord coupé de fémur, alors que le défaut lui-même montre un manque de matériel osseux, la présence du cartilage, et un certain hématome résiduel.Les défauts contenant l’éponge trempée de protéine morphogenetic d’os-2 démontrent la guérison significative d’os dès quatre semaines après chirurgie, comme démontré par le pont indique radiopaque à travers le défaut. En 12 semaines, de nouveaux dépôts minéraux importants se sont formés tout au long du défaut. De nouveaux os périostés significatifs peuvent être observés dans l’extension calleuse du bord coupé de fémur et les spicules de l’os tissé et lamellar se sont développés tout au long du défaut.En outre, le dépôt de cartilage n’est pas vu. L’imagerie par l’intermédiaire du système d’imagerie In Vivo après l’enlèvement du fixateur externe permet la visualisation des cellules transfectées bioluminescentes à l’intérieur du défaut. Par exemple, les cellules de la cavité médullaire luminesce après transfection avec encodage complexe de l’ARNm pour gaussia luciferase, et pourraient être utilisées pour mesurer les changements biologiques dans l’expression d’un gène ou d’une protéine d’intérêt pendant le processus de guérison.Le placement des broches est important pour assurer une fixation externe stable et durable. Les broches doivent être directement perpendiculaires au fémur, et parallèles les unes aux autres, afin de minimiser la rupture et l’infection. À l’aide de ce modèle, des mécanismes biologiques, tels que des expressions protéiques spécifiques, peuvent être surveillés pour mieux comprendre la guérison, et différents biomatériaux ou thérapies d’échafaudage peuvent également être testés pour l’efficacité thérapeutique.Nous espérons que cette technique permettra aux futurs chercheurs d’étudier plus efficacement et plus efficacement la guérison orthopédique avec fixation externe afin que leurs résultats puissent se traduire par de meilleurs succès cliniques. Évitez d’inhaler des gaz anesthésiques, portez l’équipement de protection individuelle approprié lors de la manipulation de formaline et d’EDTA, et prenez soin lors de la manipulation d’instruments chirurgicaux, en particulier la perceuse et la scie oscillante.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Creating Two-Dimensional Patterned Substrates for Protein and Cell Confinement

Créer deux dimensions Substrats motifs pour le confinement des protéines et de cellules

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

Recherche

Bio-ingénierie

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

Fabrication microfluidique de fibres polymères et biohybrides avec une taille et une forme redessinées

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

Une peau pleine de défauts modèle pour évaluer la vascularisation des biomatériaux<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

Spécialement conçu à base de laser appareils de chauffage à libération déclenchée de cisplatine de thermosensible liposomes avec guidage par l&#39;image par résonance magnétique

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

Méthode et appareil instrumenté pour les tests de Fracture fémorale dans une Position de chute-à-la-hop sur le côté

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

Un protocole efficace et reproductible pour Distraction ostéogénèse dans un modèle de Rat conduisant à un fémur régénéré fonctionnel

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

Fabrication de puits d’Agarose personnalisé pour l’ensemencement de la cellule et l’anneau de tissu auto-assemblage à l’aide de moules 3D-imprimé

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

Irrigables réseau vasculaire avec un modèle de tissu dans un dispositif microfluidique

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

Réprimer la Transcription du gène en redirigeant la machinerie cellulaire avec des modificateurs chimiques épigénétiques

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

Une Nanoémulsion Tripeptide-stabilisé de l’acide oléique

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 ...