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
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この作品は、ウィスコンシン大学と公衆衛生、医学リハビリテーション整形外科部門によって提供される追加のサポートと共に NIH 機器の助成金 1S10OD023676-01 によって支えられました。UW のコスミック カーボンがんセンター サポート助成金 P30 CA014520 と h. マーティンのサポートのための NIH のトレーニングの許可 5T35OD011078-08 と同様、小動物イメージング施設、使用を認めることを願います。我々 も筋骨格系の再生パートナーシップのサポートのマイケルとメアリー ・ スー ・ シャノンに感謝します。

本研究で使用されるラットは動物の安楽死の AVMA のガイドラインに従って毎日のケアを受け取った: 2013年版16。機関動物ケアおよび使用委員会ウィスコンシン大学マディソン校評価し、プロジェクトを開始する前に、この実験的プロトコルを承認します。
1. 動物
<ol><li>ザイモグラム Sprague-dawley ラット体重約 350 g を使用します。</li>
</ol><p class="jove_title"...

<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. 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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>

完全な骨の骨折などの整形外科的損傷の小さな動物モデルでは、骨形成と生体材料20の治療の可能性の評価のメカニズムを探る研究を有効にします。本研究はラットを紹介、カスタム創外固定器ラボと医用生体工学チームは荷重骨接合用骨修復のさらなる研究のため容易に再現できるによって安定化された区域の欠陥モデル。
よくラット モデルにおけ?...

整形外科外傷の手術は複雑な骨折の広い範囲の治療に焦点を当てください。欠陥の障害と同様に、周囲の筋肉や骨膜の再生能力の低下により臨床的に治療するために難しいと判明した重要な分節骨は、血管新生1をローカライズしました。骨移植手術固定、遅延 (Masquelet) の骨移植、骨輸送、融合、または切断2,3,4現代治療技術があります。よく機能遠位肢を持つ彼らの外傷後に保持外来機能を持つほとんどの患者の下肢救済は明らかにより良い治療オプション5です。これらのサルベージ治療は、長い治療経過の段階的な外科的介入を必要があります。何人かの著者は、その外固定、注入中に注入、減少減少した組織損傷のため、これらのアプリケーションの内部固定の表面積の増加の術後の調整と比較して優れた示唆しています。創固定器6。しかし、前向き無作為化対照試験は脛骨7の重度の開放骨折で創外固定と内部のこの論争を明確にするために現在進行中。残念なことに、いずれかの治療選択、重要な合併症と失敗率は8,9を永続化します。分節骨の損失に関して、どちらの治療方法外科医は骨幹部骨欠損を重要な課題に対処しなければなりません。欠損の修正する必要があります骨の安定化を最大にし骨プロセス10,11を同時に高めます。
臨床的重要性はまだ重要なサイズ骨幹部骨欠損の下のボリュームによる効果的な再現可能な動物モデルは治療技術を促進し、最終的には臨床転帰の改善研究チームを有効にする必要です。研究者は体内哺乳類動物モデルにおける生理学的治癒メカニズムを勉強する必要があります。未処理動物の選択によりコストを削減で非組合より信頼性の高いメソッドを提供しています外固定既にのようなモデルには、12,13,14,15が存在する場合、手頃な創固定器材料と概要将来の研究簡単アプリケーションの簡単な外科手術。このプロトコルの主な目的は、ラットにおける重要な骨幹部欠陥の信頼性と再現性のあるモデルを確立することです。手順は、安定化と 12 週間にわたってラットの大腿骨で直る骨を評価することにより評価しました。含まれるセカンダリ目標: 動物倫理的な外科的アプローチと安定化、簡素化し、可能な限り効果的なコストとして手頃な価格モデルを作るします。著者と研究チームは、異なる生体材料とこの区域の欠陥の治療を改善する潜在的な再生療法の範囲で予備実験を行いました。

<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

整形外科の研究は、新しい治療技術の調査し同様、生体内で治癒のメカニズムを研究する動物モデルに大きく依存します。臨界サイズ骨欠損に臨床的に治療するために挑戦しているし、研究努力は分節大腿骨欠損の信頼性の高い、外来の小さな動物のモデルから寄与できます。この研究では、創外固定器で安定したラット大腿骨の 5 mm の重要な骨幹部欠陥の一貫性と再現性のある作成するため最適化された外科プロトコルを提案する.骨幹部の歯槽は、適応創外固定器デバイスの安定する 4 Kirschner ワイヤ bicortically を配置するカスタム治具を用いて行われた.振動骨鋸は、欠陥を作成に使用されました。コラーゲン スポンジだけまたは, 2 に浸したコラーゲン スポンジは、欠陥に移植された、レントゲン写真を用いた 12 週間以上を監視した骨の治癒します。12 週間後ラットを犠牲と組織学的解析摘出のコントロールを行った大腿骨を扱われます。コラーゲン スポンジだけを含む骨欠損は、骨膜の無神経と新しい骨のリモデリングの形成をもたらした, 2 治療中非組合で起因しました。動物の注入後も回収し、外部の固定大腿骨欠陥 12 週間以上の安定化に成功しました。この合理化された外科的モデルは、骨の治癒を勉強してテストする新しい整形外科バイオマテリアルと再生治療で体内に容易に適用でした。

手術は、約 1 時間で 1 つのアシスタントの助けを借りて、1 つの外科医によって行われました。手術の最適化後術中・術後合併症が大幅に最小化された大腿骨欠陥の局在と一貫性のあるサイズ (5 x 3 x 3 mm) を確保する治具装置使用することとします。ラットの麻酔から歩行直後回復され任意変更された行動パターンを持っている表示されませんでした。彼らの歩行で、?...

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

Vivo哺乳類モデル重要なサイズの骨欠損部の治癒メカニズムと整形外科の治療法の研究に不可欠です。創外固定による安定化ラットの再現、分節、大腿骨の欠陥生成のためのプロトコルを紹介します。

ラットのカスタム創外固定器で安定した信頼性と再現性のある重要なサイズ分節大腿骨欠損モデル

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

この外科プロトコルは骨の治癒メカニズムおよび潜在的な回生療法の使用を評価するために一貫した、再生可能な外部固定の区分欠陥モデルを使用する。私たちは、縦方向の治癒研究に適したまま、アクセス可能で費用対効果の高いセグメント性骨欠損モデルの作成と安定化のための挑戦的な手術を合理化しました。この技術は、モデルはさらなる研究を必要とするが、外部固定による安定化の恩恵を受ける可能性がある外傷性重篤な大きさのジアフィシャル骨欠損の治療に特に翻訳可能である。ピンの穴あけ加工中に骨折を防ぐには、1分あたりの高い回転数を使用し、低圧で横皮質を穿刺し、1分あたりの回転数を減らすことで前進します。骨形態形成タンパク質チューブの骨移植キットから足場を準備した後、メーカーの指示に従って、滅菌ハサミと無菌定規を使用して、コラーゲンスポンジを5×3×3ミリメートルの欠陥に合わせてトリミングします。次に、注射器を使用して、溶液の全容が吸収されるまで、骨形態形成タンパク質-2溶液をスポンジの表面上に均等に分配する。次に、13番目の肋骨、後足、背側および腹側中線をマージンとして麻酔ラットの後ろ足の周りを剃り、続いて10%ポビドネヨウ素と70%エタノールに浸した滅菌ガーゼを含む露出した皮膚の4つの連続交互スクラブを行う。大腿骨欠損を誘発するには、剃った脚をフェネスト状の透明な粘着性のドレープを通して伸ばし、手術台を無菌タオルで覆い、生殖不能なフィールドを作ります。大腿骨をパルパテし、数15の刃を使用して、膝蓋骨から近位大腿骨の大トロシャンターに及ぶ皮膚を通して前部切開を作成する。筋肉間中隔に沿って外側の脚筋膜を慎重に切開し、四頭筋の広大な外側筋筋を後方のハムストリングスから後方に分離し、外側大腿骨が露出する。骨表面の輪郭に対して15本のメスの刃を平行に保ち、下の骨から筋肉をそっと切り離して注意深く、外傷性の周部軟部組織解剖を行い、側面から開始し、その中性糖尿病で大腿骨を露出させる。周頭のエレベーターを使用して、解剖される露出した骨から筋肉を持ち上げ、中央糖尿病の7〜10ミリリットルがすべての側面の軟部組織を取り除くまで、大腿骨シャフトの周りを進みます。次に、1つのピンを横のエピコンジルのレベルに置き、続いてジグフラッシュを横遠位大腿骨に配置し、1ミリメートルの糸で糸を通した先端のキルシュナーワイヤーを挿入します。次に、骨上の治具の位置を維持し、最も近位ピンが治具穴に基づいて骨に入る場所を特定する。必要に応じて臀部腱の繊維に対して慎重に切開し、近位ピンが通過するための組織に小さな隙間を作り出し、腱への有酸素損傷を最小限に抑える。1ミリメートルの非ネジk線を隙間にドリルし、掘削されたピンの高さを緩いピンと比較して、ピンが両方の皮質を係合していることを確認します。骨と接触する治具の位置を維持し、将来の欠陥部位の両側に1つずつ、1ミリメートルのネジk線を掘削し、ピンが両方の皮質を係合することを確認し、外部固定棒バーを皮膚の1センチメートル上に置きます。しっかりとねじ込み、バーを所定の位置に固定し、余分なピン長をクリップします。前後大腿骨の周りに小さな湾曲したレトラクターを置いて、周囲の軟部組織、筋肉、神経血管束を保護し、約5ミリメートルの矢状振動鋸刃、さらには軽い圧力を使用して、中糖尿病を通して5ミリメートルのセグメント欠陥を非常に慎重に作成します。欠陥を作成した後、10ミリリットルの正常な生理食塩水で創傷を洗い流し、鎮痛薬と血管収縮剤として0.25%ブピバカインを0.25%ブピバカインで0.1ミリリットル投与する。骨形態形成タンパク質-2浸したスポンジ足場を欠陥に挿入し、単純な中断パターンで4-0吸収可能な縫合糸を使用して筋肉面を閉じます。次に、ランニングサブカットキュラーパターンで4-0吸収可能な縫合糸を使用して皮膚層を閉じ、次に皮膚接着して突出したピンの周りの隙間を閉じ、大腿骨の前部後部放射線画像をすぐに得、手術後4週間と12週間後に得る。コラーゲンスポンジのみを含む陰性対照欠陥は、近位骨と遠位骨縁の間の骨形成をつなぎ合わせた証拠を示さない。少量の骨のリモデリングは、切断された大腿骨の縁に直接隣接して見ることができ、欠陥自体は骨材の欠如、軟骨の存在、およびいくつかの残留血腫を示しています。骨形態形成タンパク質-2浸漬スポンジを含む欠陥は、欠陥を横切る放射不透明な無神経な橋渡しによって証明されるように、手術後早くも4週間で有意な骨治癒を示す。12週間までに、欠陥全体に重要な新しい鉱物沈着が形成されました。切り取られた大腿骨の縁から伸びる無神経な部分に有意な新しい骨が観察され、織られた及び薄層骨のスパイクが欠陥全体に発達した。また、軟骨沈着は見られない。外部固定子の除去後にIn Vivoイメージングシステムを介してイメージングすることにより、欠陥内の生物発光トランスフェクション細胞の可視化が可能になります。例えば、ガウシアルシファーゼをコードする複合mRNAを用いたトランスフェクション後の髄腔内の細胞は、治癒過程で目的の遺伝子またはタンパク質の発現における生物学的変化を測定するために使用することができる。ピンの配置は、安定した永続的な外部固定を確保するために重要です。ピンは、破損および感染を最小限に抑えるために、大腿骨に直接垂直で、互いに平行であるべきである。このモデルを用いて、特異的タンパク質表現などの生物学的メカニズムを、治癒をよりよく理解するために監視され、異なる足場の生体材料または治療法も治療効果について試験され得る。この技術により、将来の研究者は、外部固定による整形外科治癒をより効率的かつ効果的に研究し、その知見を改善された臨床成功に変換できることを願っています。麻酔ガスの吸入を避け、ホルマリンとEDTAを取り扱う際には適切な個人用保護具を着用し、手術器具、特にドリルと振動骨の鋸を扱う際には注意してください。

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Creating Two-Dimensional Patterned Substrates for Protein and Cell Confinement

タンパク質、細胞閉じ込めのための二次元加工基板を作成する

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

あらかじめ設計されたサイズと形状を用いるポリマー繊維およびバイオハイブリッド繊維のマイクロ流体製造

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

生体材料の血管新生を評価するために、完全な皮膚欠損モデル<em&gt;インビボ</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

磁気共鳴画像誘導による感熱リポソームからのシスプラチンのトリガリリースのためのカスタム設計されたレーザーベースの加熱装置

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

メソッドと大腿骨骨折は横秋のヒップ位置にテストのインストルメント化された器具

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

機能再生大腿骨につながるラットモデルにおける仮骨延長法のための効率的かつ再現可能なプロトコル

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

細胞播種用カスタム Agarose 井戸とティッシュ リング自己組織型の 3 D プリントを使用しての作製

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

マイクロ流体デバイスにおける組織モデルと perfusable の血管ネットワーク

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

化学のエピジェネティックな修飾剤の細胞機械装置をリダイレクトすることによって遺伝子の転写を抑制

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

オレイン酸のトリペプチド安定ナノエマルション

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 ...