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

עבודה זו נתמכה על ידי מענק ציוד-NIH 1S10OD023676-01 עם תמיכה נוספים הניתנים על-ידי מחלקות של אורטופדיה באוניברסיטת ויסקונסין, שיקום, בית הספר לרפואה ובריאות הציבור. ברצוננו להודות קרבון סרטן מרכז תמיכה גרנט P30 CA014520 ושימוש של UW של מתקן הדמיה חיה קטנה שלהם, כמו גם מענק הכשרה-NIH 5T35OD011078-08 לתמיכה של מרטין ה'. אנו מודים גם ומייקל שאנון מרי סו על תמיכתם של השותפות התחדשות השלד והשרירים.

החולדות השתמשו במחקר זה קיבל טיפול יומי בהתאם להנחיות AVMA על המתת חסד של בעלי החיים: 2013 מהדורה16. אכפת לי חיה המוסדית והוועדה שימוש באוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון הערכה, אישור פרוטוקול נסיוני זה לפני תחילת הפרויקט.
1. בעלי חיים
<ol><li>השתמש outbred ספראג-Dawley זכר לעכברושי...

<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>

מודלים בעלי חיים קטנים של פציעות אורטופדיות כגון שברים בעצמות מלאה לאפשר מחקר זה בוחן את המנגנונים של הפוטנציאל הטיפולי biomaterials20פרכת והערכה. מחקר זה מציג חולדה פגם סגמנטלי דגם מיוצב על ידי fixator חיצוני מותאם אישית זה צוות המעבדה, הנדסה ביו-רפואית ניתן להפיק בקלות עבור מחקרים נו...

טראומה אורתופדיה הניתוח מתמקד בטיפול במגוון רחב של שברים מורכבים. קריטי עצם סגמנטלי diaphyseal פגמים הוכיחו קשה לטפל קלינית בשל היכולת משובי ירידה של השרירים המקיפים, קרום העצם, כמו גם על הכשל מקומי אנגיוגנזה1. טכניקות הטיפול מודרניים כוללים לקיבעון אופרטיביים עם בעזרת השתלת עצם, מתעכבת בעזרת השתלת עצם (Masquelet), עצם תחבורה, פיוז'ן, או קטיעה2,3,4. אצל רוב המטופלים שיש להם פונקציה אמבולטורי נשמר לאחר הטראומה שלהם, גפיים דיסטלי מתפקד היטב, להציל איבר ברור אפשרות טיפול טוב יותר5. טיפולים אלה הצלה לעיתים קרובות דורשים התערבויות כירורגיות בשלבים במהלך קורס טיפול ארוך. יש מחברים הראו שאת קיבוע חיצוני עדיפה לעומת שטח פנימי קיבוע ליישומים אלה עקב הרס הרקמה ירד במהלך ההשתלה, ירד מושתל, ו מוגברת לאחר הניתוח כוונון של fixator6. ניסוי מבוקר אקראי פרוספקטיבי זאת, כעת לדרך כדי לסייע להבהיר את המחלוקת פנימי לעומת קיבוע חיצוני בשברים פתוחים חמורה של שוקה7. למרבה הצער, עם הטיפול או שנבחר, סיבוך משמעותי וקצבי כשל נמשכות8,9. עם אחת מהשיטות הטיפול, לגבי אובדן עצם סגמנטלי, המנתח חייב להתמודד עם פגמים diaphyseal סגמנטלי שמציגים אתגרים משמעותיים. תיקונים של פגמים סגמנטלי חייב למקסם את ייצוב העצם ולשפר בו-זמנית את תהליך osteogenic10,11.
בשל החשיבות הקלינית, אך נפח נמוך, קריטי בגודל diaphyseal סגמנטלי פגמים, יעיל, לשחזור במודל חיה יש צורך לאפשר לצוותים מחקר לקדם את טכניקות הטיפול ולשפר בסופו של דבר את התוצאות הקליניות. החוקרים צריכים ללמוד ויוו הפיזיולוגיות מנגנוני הריפוי במודל בעלי חיים יונקים. בזמן כזה מודלים של קיבוע חיצוני כבר קיימים12,13,14,15, אנו מקווים לספק שיטה אמינה יותר עבור הלא-האיגודים ללא טיפול בבעלי החיים, הקטנת עלויות באמצעות הבחירה של חומרים fixator במחירים סבירים, מתאר פרוטוקול כירורגית פשוטה ליישום קל כדי מחקרים עתידיים. המטרה העיקרית של פרוטוקול זה היא ליצור מודל לשחזור ואמין של פגם diaphyseal קריטי אצל חולדות. ההליך הוערך על-ידי הערכת פעולות הייצוב והשימור עצם לריפוי עצמות הירך עכבר מעל 12 שבועות. מטרות משניות כללו: ביצוע מודל סבירים כמו עלות יעילה ככל האפשר, לפשט את הגישה כירורגי, מייצב, ומבטיחה אתית על בעלי החיים. הסופרים ואנשי צוות המחקר ערכו ניסויים מוקדמים עם מגוון של biomaterials שונים וטיפולים משובי פוטנציאל לשיפור ריפוי פגם סגמנטלי זה.

<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

מחקר אורטופדי מסתמכת במידה רבה על מודלים בעלי חיים לימוד מנגנונים של עצם ריפוי ויוו , כמו גם לחקור את טכניקות טיפול חדש. בגודל קריטית פגמים סגמנטלי מאתגרת להתייחס קלינית, מאמצי המחקר יכול להפיק תועלת מודל בעל חיים קטן אמין, פעולות כירורגיות של פגם הירך סגמנטלי. במחקר זה, אנו מציגים פרוטוקול כירורגי ממוטב עבור יצירה עקבית, לשחזור של פגם קריטי 5 מ מ diaphyseal עצם הירך עכברוש התייצב עם fixator חיצוניים. Ostectomy diaphyseal בוצעה באמצעות ג'יג מותאם אישית כדי למקם קירשנר 4 חוטים bicortically, אשר יוצבו התקן מותאם fixator חיצוניים. כותש העצמות נדנוד נעשה שימוש כדי ליצור את הפגם. ספוג קולגן לבד או ספוג קולגן טבולים rhBMP-2 היה מושתל לתוך הפגם, ריפוי עצם נוטרו מעל 12 שבועות באמצעות צילומי רנטגן. לאחר 12 שבועות, חולדות הוקרבו ולאחר ניתוח היסטולוגית בוצעה הפקד נכרת וטיפל עצמות הירך. פגמים עצם המכיל רק קולגן ספוג הביא והמעלית, בזמן הטיפול rhBMP הניבו את היווצרות עצם חדש וחסר חידוש שיפוץ. קיבוע טוב התאושש לאחר ההשתלה, וחיצוניים בעלי חיים הוכיחו מצליח לייצב את הליקויים הירך מעל 12 שבועות. מודל ניתוח יעיל זה יכול להיות מיושם בקלות ללמוד ריפוי עצם ואף מבחן biomaterials אורטופדי חדש ואת טיפולים משובי vivo בתוך.

הניתוחים בוצעו בעוד שעה בקירוב על ידי מנתח אחד עם העזרה של עוזר אחד. לאחר ניתוח אופטימיזציה, אינטרה - וסיבוכים לאחר הניתוח היו במידה רבה ממוזער, שימוש המנגנון ג'יג הבטיחו גודל עקבית (5 x 3 x 3 מ מ), לוקליזציה של פגמים הירך. חולדות היו פעולות כירורגיות הבאות מיד ההתאוששות מן ההרד...

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 בתרבית של מודלים של פגמים קריטיים בגודל העצם חיוניים עבור החוקרים ללמוד מנגנוני הריפוי וטיפולים אורתופדיים. כאן, אנחנו מציגים את פרוטוקול עבור היצירה של פגמים לשחזור, סגמנטלי, הירך אצל חולדות מיוצב בעזרת קיבוע חיצוני.

מודל לשחזור ואמין קריטי בגודל סגמנטלי הירך פגם בחולדות התייצב עם Fixator חיצוני מותאם אישית

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

פרוטוקול כירורגי זה משתמש במודל פגם מגזרי עקבי ובלתי ניתן לשחזור חיצוני קבוע כדי להעריך את מנגנוני הריפוי של העצם ואת השימוש בטיפולים רגנרטיביים פוטנציאליים. ייעלנו ניתוח מאתגר ליצירה וייצוב של מודל פגם בעצמות מגזרי נגיש וחסכוני תוך שמירה על מתאים למחקרי ריפוי אורך. טכניקה זו ניתנת לתרגום מיוחד לטיפול במומים טראומטיים בעצם דיאפיזיאלית בגודל קריטי שעשויים להפיק תועלת מייצוב עם קיבעון חיצוני, אם כי המודל דורש מחקר נוסף.כדי למנוע שבר בעת קידוח הסיכות, השתמש בסיבובים גבוהים לדקה ובלחץ נמוך כדי לנקב את קליפת המוח ההפוכה, ולאחר מכן הקטן את הסיבובים לדקה כדי להתקדם. לאחר הכנת הפיגום מערכת השתלת עצם צינור חלבון מורפוגנטי עצם עצם, על פי הוראות היצרן, להשתמש מספריים סטריליים סרגל סטרילי לקצץ את ספוג קולגן כדי להתאים פגם חמש על שלוש על שלושה מילימטר. לאחר מכן השתמש במזרק כדי להפיץ את פתרון החלבון-2 המורפגנטי של העצם באופן שווה על פני השטח של הספוג, עד שכל נפח הפתרון נספג.לאחר מכן, לגלח את האזור סביב הרגל האחורית של חולדה הרדמה באמצעות הצלע ה -13, כף יד אחורית, ו הגב ואת קווי אמצע הגחון כשוליים, ואחריו ארבעה קרצוף לסירוגין רציף של העור החשוף עם גזה סטרילית ספוגה 10%povidone-יוד ו 70% אתנול. כדי לגרום לפגם בירך, להאריך את הרגל המגולחת דרך וילון דביק צלול, ולכסות את הספסל הכירורגי במגבות סטריליות כדי ליצור שדה סטרילי. יש למחוץ את עצם הירך ולהשתמש בלהב מספר 15 כדי ליצור חתך לפני העצם דרך העור המשתרע מהפטה לטרוכטר הגדול יותר בעצם הירך הפרוקסימלית.חקור בזהירות את הפאשיה של הרגל הבין-שרירית לאורך המחיצה הבין-שרירית כדי להפריד את שריר האפטרליס העצום של הארבע ראשיים לפני הירך האחורית עד שעצם הירך ההפוכה נחשפת. שמירה על להב אזמל מספר 15 במקביל כנגד קווי המתאר של משטח העצם, חותכת בעדינות את השריר מהעצם הבסיסית כדי לבצע ניתוח זהיר, רקמות רכות היקפיות אטראומטיות, ולהתחיל על פני השטח בצד השני, לחשוף את עצם הירך באמצע diaphysis שלה. השתמש במעלית periosteal כדי להרים את השריר מן העצם החשופה כפי שהוא נותק, ולהמשיך סביב פיר הירך עד שבעה עד 10 מיליליטר של diaphysis המרכזי נוקה של רקמות רכות מכל הצדדים.לאחר מכן, מניחים סיכה אחת רק ברמה של epicondyl לצדד, ואחריו מיקום של סומק ג'יג לעצם הירך דיסטלי לצדד, ולהכניס אחד מילימטר חוט מושחל קירשנר. לאחר מכן, שמירה על המיקום של jig על העצם, לזהות איפה הסיכה הפרוקסימלית ביותר ייכנס העצם מבוסס על חורי jig. בזהירות להסית במקביל הסיבים של גיד gluteal לפי הצורך כדי ליצור פער קטן ברקמה עבור הסיכה proximal לעבור, מזעור נזק iatrogenic לגיד.לקדוח חוט k מילימטר אחד לא מושחל לתוך הפער, ולהשוות את הגובה של הסיכה שנקדחה עם הסיכה הרופפת כדי לאשר כי הסיכה עוסקת בשני קליפות המוח. לשמור על המיקום של jig במגע עם העצם לקדוח שני חוטי k מושחל מילימטר אחד, אחד משני צדי אתר הפגמים בעתיד, להבטיח כי הסיכות לעסוק בשני קליפות המוח, ולמקם את רמת מוט קיבוע חיצוני סנטימטר אחד מעל העור. בורג בחוזקה, נעילת הבר במקום, וגזור את אורכי הסיכה העודפים.מניחים מפשק מעוקל קטן סביב עצם הירך האחורית והתבנית האחורית כדי להגן על הרקמה הרכה, השרירים והחבילה הנוירו-וסקולרית שמסביב, ולהשתמש בכ-5 מילימטרים של להב מסור מתנודד, ואור, אפילו לחץ, כדי ליצור בזהירות רבה פגם מגזרי של חמישה מילימטרים דרך אמצע דיפיזיס. לשטוף את הפצע עם 10 מיליליטר של 0.9% מלוחים נורמלי לאחר יצירת הפגם, ולנהל 0.1 מיליליטר של 0.25% bupivacaine עם אפינפרין לפצע כמו משכך כאבים ו vasoconstrictor. הכנס את פיגום הספוג המורפגנטי-2 של העצם לתוך הפגם, ולהשתמש בתפר נספג 4-0 בתבנית פשוטה שנקטעה כדי לסגור את מישור השריר.לאחר מכן סגור את שכבת העור באמצעות תפר נספג 4-0 בתבנית תת עורית פועלת, ולאחר מכן דבק העור כדי לסגור את כל הפערים סביב הסיכות הבולטות, ולקבל תמונה רדיוגרפית אחורית-אחורית של עצם הירך מיד, וארבעה ו -12 שבועות לאחר הניתוח. פגמים בשליטה שלילית המכילים רק ספוג קולגן לא מראים שום עדות לגישור אוסטאוגנזה בין קצוות העצם הפרוקסימליים והדיסטליים. כמות קטנה של שיפוץ עצם חדש ניתן לראות ישירות בסמוך לקצה עצם הירך לחתוך, בעוד הפגם עצמו מראה חוסר חומר גרמי, נוכחות של סחוס, וכמה המטומה שיורית.פגמים המכילים חלבון מורפגנטי עצם-2 ספוג ספוג להפגין ריפוי עצם משמעותי כבר ארבעה שבועות לאחר הניתוח, כפי שמוכיחים גישור קשוח radiopaque על פני הפגם. על ידי 12 שבועות, תצהיר מינרלים חדש משמעותי נוצר לאורך כל הפגם. עצם פריוסטאית חדשה משמעותית ניתן לראות את ההרחבה הקשה מקצה עצם הירך החתוכה ואת spicules של עצם ארוגים lamellar התפתחו לאורך כל הפגם.יתר על כן, תצהיר סחוס לא נראה. הדמיה באמצעות מערכת הדמיה In Vivo לאחר הסרת המקבע החיצוני מאפשרת הדמיה של התאים המהותיים הביולומינסנטיים בתוך הפגם. לדוגמה, תאים בחלל medullary זוהר לאחר transfection עם קידוד mRNA מורכב עבור Gaussia luciferase, והוא יכול לשמש כדי למדוד שינויים ביולוגיים בביטוי של גן או חלבון של עניין במהלך תהליך הריפוי.מיקום פין חשוב להבטחת קיבעון חיצוני יציב ומתמשך. הסיכות צריכות להיות בניצב ישיר לעצם הירך, ומקבילות זו לשנייה, כדי למזער את השבר והזיהום. באמצעות מודל זה, מנגנונים ביולוגיים, כגון ביטויי חלבון ספציפיים, עשויים להיות מנוטרים כדי להבין טוב יותר את הריפוי, וביו-חומרים או טיפולים פיגומים שונים עשויים להיבדק גם ליעילות טיפולית.אנו מקווים שטכניקה זו תאפשר לחוקרים עתידיים לחקור בצורה יעילה ויעילה יותר ריפוי אורתופדי עם קיבעון חיצוני, כך שממצאיהם יתורגמו להצלחות קליניות משופרות. הימנע משאיפת גזים הרדמה, ללבוש ציוד מגן אישי נאות בעת טיפול פורמלין EDTA, ולטפל בעת טיפול מכשירים כירורגיים, במיוחד את המקדחה ואת מסור העצם נדנוד.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Creating Two-Dimensional Patterned Substrates for Protein and Cell Confinement

יצירת דו מימדי מצעים Patterned עבור החזקת חלבון ו-Cell

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

ייצור מיקרופלואידי של סיבים פולימריים וביוהיברידים עם גודל וצורה מעוצבים מראש

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

עור מלא פגמים דגם להערכת כלי דם של Biomaterials<em&gt; בVivo</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

מכשירי חימום המבוסס על לייזר מותאם אישית המיועדים לשחרור עורר, ציספלטין מThermosensitive יפוזומים עם הדרכת תמונת תהודה מגנטית

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

שיטה, מעקב אביזר בשביליאתה לא רואה שיש בדיקה בעמדה סתיו-בה-היפ לצדדים

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

פרוטוקול לשחזור ויעיל עבור הארכת במודל חולדה המוביל אל עצם הירך Regenerated פונקציונלי

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

ייצור של בארות Agarose מותאם אישית עבור תא זריעה וטבעת רקמות הרכבה עצמית תוך שימוש בתבניות מודפס 3D

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

רשת כלי הדם perfusable עם דגם רקמה במכשיר Microfluidic

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

הדחקת שעתוק גנים על ידי ניתוב מחדש מכונות הסלולר עם המגבילים Epigenetic כימי

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

Nanoemulsion מיוצב Tripeptide של חומצה אולאית

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 ...