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

Dette arbeidet ble støttet av en NIH utstyr Grant 1S10OD023676-01 med ekstra støtte University of Wisconsins avdelinger av ortopedi og rehabilitering og School of Medicine og folkehelse. Vi ønsker å erkjenne UW'S Carbone Cancer Center støtte Grant P30 CA014520 og bruk av deres liten dyr Imaging anlegg, samt NIH trening Grant 5T35OD011078-08 for støtte av H. Martin. Vi takker også Michael og Mary Sue Shannon for deres støtte av muskel gjenfødelse partnerskap.

Rotter brukt i denne studien mottatt daglig omsorg AVMA retningslinjer for Euthanasia for Animals: 2013 Edition16. Institusjonelle Animal Care og bruk komiteen ved University of Wisconsin-Madison evaluert og godkjent denne eksperimentelle protokollen før prosjektet begynte.
1. dyr
<ol><li>Bruk outbred Sprague-Dawley mannlig rotter veier ca 350 g.</li>
</ol>2. forberedelse av bein Morfogenetiske proteinet-2 (rhBMP-2) gjennomvåt svamp stillaser</...

<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>

Små dyr modeller av Ortopedisk skader som fullstendig benbrudd aktiverer forskning som utforsker mekanismer for osteogenesis og vurdere terapeutiske potensialet i biologisk materiale20. Denne studien introduserer rotte Segmentinformasjon feil modell stabiliseres av en egendefinert eksterne fixator som en lab og biomedisinsk engineering team kan lett reprodusere for videre studier av bærende osteosynthetic bein reparasjon.
Tidligere studier med kritisk størrelse defek...

Ortopedisk traumer kirurgi fokuserer på behandling av en rekke komplekse frakturer. Kritisk diaphyseal Segmentinformasjon bein mangler har vist seg vanskelig å behandle klinisk på grunn av redusert regenerativ evne til omkringliggende muskler og periosteum samt mislykkede lokalisert angiogenese1. Moderne behandlingsteknikker inkluderer operative fiksering med Bentransplantering, forsinket Bentransplantering (Masquelet), bein transport, fusjon eller amputasjon2,3,4. I de fleste pasienter som har ambulerende funksjonen bevart etter sine traumer, med velfungerende distale lemmer, er lem restverdi klart en bedre behandling alternativet5. Disse berge behandlinger krever ofte trinnvis kirurgiske inngrep over en lang behandlingsperiode. Noen forfattere har antydet at eksterne fiksering er overlegen i forhold til den interne fiksering for disse programmene på grunn av redusert tissue skaden under implantasjon, redusert implantert areal, og økt postoperativ justering av fixator6. Imidlertid er en potensiell randomisert kontrollert studie for tiden i gang å avklare denne kontroversen interne versus eksterne fiksering i alvorlig åpent brudd i tibia7. Dessverre, med enten behandling valgt, betydelig komplikasjon og feil priser vedvarer8,9. Med enten behandlingsmetode, med hensyn til Segmentinformasjon bein tapet, må kirurgen kjempe med Segmentinformasjon diaphyseal defekter som betydelige utfordringer. Rettelser Segmentinformasjon feil må maksimere bein stabilisering og samtidig forbedre den osteogenic prosess10,11.
På grunn av klinisk betydning, men det lavere volumet, kritisk størrelse diaphyseal Segmentinformasjon defekter, er et effektivt, reproduserbare dyremodell nødvendig å aktivere forskergrupper å fremme behandlingsteknikker og til slutt bedre kliniske utfall. Forskerne trenger å studere i vivo fysiologiske helbredende mekanismer i et pattedyr dyremodell. Mens slike modeller av eksterne fiksering allerede finnes12,13,14,15, håper vi å gi en sikrere metode for ikke-fagforeninger i ubehandlet dyrene, redusere kostnader gjennom valg av rimelig fixator materialer og disposisjon en direkte kirurgisk protokoll for lett programmet til fremtidige studier. Hovedmålet med denne protokollen er å etablere en pålitelig og reproduserbar modell av en kritisk diaphyseal feil i rotter. Prosedyren ble evaluert av taksere stabilisering og bein healing i rotte femurs over 12 uker. Sekundær målene inkludert: gjør en rimelig modell som en kostnadseffektiv som mulig, forenkle kirurgisk tilnærming og stabilisering, og sikre etiske av dyrene. Forfattere og forskningsteam gjennomført foreløpige eksperimenter med en rekke forskjellige biologisk materiale og potensielle regenerativ Therapy å forbedre healing i denne Segmentinformasjon defekt.

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

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

Ortopedisk forskning stoler tungt på dyremodeller å studere mekanismer av bein i vivo , samt undersøke nye behandlingsteknikker. Kritisk størrelse Segmentinformasjon defekter er utfordrende for å behandle klinisk og forskningsinnsats kan ha nytte av en pålitelig, ambulerende liten dyr modell av en Segmentinformasjon femur defekt. I denne studien presenterer vi en optimalisert kirurgisk protokoll for konsekvent og reproduserbar etableringen av 5 mm kritiske diaphyseal feil i en rotte femur stabilisert med en ekstern fixator. Diaphyseal ostectomy ble utført ved hjelp av en egendefinert gigg plassere 4 Kirschner ledninger bicortically, som var stabilisert med en tilpasset eksterne fixator enhet. En oscillerende bein sagen ble brukt til å opprette feilen. En kollagen svamp alene eller en kollagen svamp dynket i rhBMP-2 ble implantert i feilen, og bein helbredelsen var overvåket over 12 uker med radiographs. Etter 12 uker, rotter ble ofret, og histologiske analyse var utført på kontrollen forbrukeravgift og behandlet femurs. Bein defekter som inneholder bare kollagen svamp resulterte i ikke-union, mens rhBMP-2 behandling gitt dannelsen av en periostal ufølsom og nye Ben-nydannelse. Dyr gjenopprettede godt etter implantasjon, og eksterne fiksering vist seg vellykket i å stabilisere femur defekter over 12 uker. Denne strømlinjeformet kirurgisk modellen kan lett brukes for å studere bein healing og teste nye Ortopedisk biologisk materiale og regenerativ Therapy i vivo.

Operasjoner ble utført på omtrent én time etter én kirurg ved hjelp av en assistent. Etter kirurgisk optimalisering, intra- og postoperativ komplikasjoner var sterkt minimert og bruk av jig apparatet sikret enhetlig størrelse (5 x 3 x 3 mm) og lokalisering av femur defekter. Rotter var ambulerende umiddelbart utvinning fra anestesi og synes ikke å ha noen forandret atferdsmønster; deres gangart var ikke antalgic, og de synes ikke å bli forstyrret av den eksterne fixator.
<p cl...

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

I vivo pattedyr modeller av kritisk-størrelse bein mangler er viktig for forskerne studere helbredende mekanismer og Ortopedisk behandling. Her introduserer vi en protokoll for etableringen av reproduserbar, Segmentinformasjon, femur defekter i rotter stabilisert bruker eksterne fiksering.

En pålitelig og reproduserbar kritisk størrelse Segmentinformasjon femur feil modell i rotter stabilisert med en egendefinert eksterne Fixator

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

Denne kirurgiske protokollen bruker en konsekvent og reproduserbar eksternt fast segmental defektmodell for å evaluere de helbredende mekanismene i bein og bruk av potensielle regenerative terapier. Vi har strømlinjeformet en utfordrende operasjon for etablering og stabilisering av en segmental beindefektmodell som er tilgjengelig og kostnadseffektiv, samtidig som den er egnet for langsgående helbredende studier. Denne teknikken er spesielt oversettelig til behandling av traumatiske kritiske diafysiale beindefekter som kan ha nytte av stabilisering med ekstern fiksering, selv om modellen krever videre studier.For å forhindre brudd mens du borer pinnene, bruk høye rotasjoner per minutt og et lavt trykk for å punktere lateral cortex, og reduser deretter rotasjonene per minutt for å avansere. Etter å ha forberedt stillaset fra et beinmorfogenetisk proteinrørbentransplantatsett, i henhold til produsentens instruksjoner, bruk steril saks og en steril linjal for å trimme kollagensvampen for å passe en fem og tre med tre millimeter defekt. Bruk deretter en sprøyte til å fordele benmorfogenetisk protein-2-oppløsning jevnt over svampens overflate, til hele oppløsningsvolumet absorberes.Deretter barberer du området rundt bakbenet til en bedøvet rotte ved hjelp av 13th ribben, bakpote og dorsal og ventrale midtlinjer som marginer, etterfulgt av fire sekvensielle alternerende skrubber av den eksponerte huden med steril gasbind gjennomvåt i 10% povidone-jod og 70% etanol. For å indusere lårfeilen, trekk det barberte benet gjennom en fenestrated klar klebrig drapering, og dekk kirurgisk benk i sterile håndklær for å skape et sterilt felt. Palpate lårbenet og bruk et nummer 15 blad for å skape et anterolateralt snitt gjennom huden som strekker seg fra patella til større trochanter på proksimal lårben.Øk forsiktig den laterale benfasciaen langs det intermuskulære septumet for å skille vastus lateralis muskelen i quadriceps fremre fra hamstrings bakre til lateral lårbenet er utsatt. Hold et nummer 15 skalpellblad parallelt mot konturen av beinoverflaten, kutt forsiktig muskelen bort fra det underliggende beinet for å utføre en forsiktig, atraumatisk omkretsmykt vevsspisseksjon, og start på sideflaten, utsett lårbenet ved midten av diafysen. Bruk en periosteal heis for å løfte muskelen bort fra det eksponerte beinet som det er dissekert, og fortsett rundt lårakselen til syv til 10 milliliter av sentral diafyse er ryddet av bløtvev på alle sider.Deretter plasserer du en pin like på nivået av det laterale epikondylet, etterfulgt av plassering av en jigg flush til lateral distal femur, og setter inn en en millimeter gjenget tupp Kirschner-ledning. Deretter opprettholder posisjonen til jiggen på beinet, identifiserer hvor den mest proksimale pinnen kommer inn i beinet basert på jigghullene. Øk forsiktig parallelt med fibrene i gluteal senen etter behov for å skape et lite gap i vevet for at den proksimale pinnen skal passere gjennom, noe som minimerer iatrogen skade på senen.Bor en en millimeter ikke-gjenget k-wire inn i gapet, og sammenlign høyden på den borede pinnen med den løse pinnen for å bekrefte at pinnen griper begge kortiklene. Opprettholde posisjonen til jiggen i kontakt med beinet og bore to en millimeter gjengede k-ledninger, en på hver side av det fremtidige defektstedet, slik at pinnene engasjerer seg både kortika, og plasser den eksterne fikserstangen nivå en centimeter over huden. Skru godt, lås baren på plass, og fest overflødige pinlengder.Plasser en liten buet retractor rundt fremre og bakre lårben for å beskytte det omkringliggende myke vevet, muskelen og nevrovaskulære bunten, og bruk et omtrent fem millimeter sagittal oscillerende sagblad, og lett, jevnt trykk, for å veldig forsiktig skape en fem millimeter segmental defekt gjennom midten av diafysen. Skyll såret med 10 milliliter 0,9 % normal saltvann etter å ha opprettet feilen, og administrer 0,1 milliliter 0,25 % bupivakain med adrenalin til såret som smertestillende og vasokonstriktor. Sett inn benmorfogenetisk protein-2 gjennomvåt svamp stillas i defekten, og bruk en 4-0 absorberbar sutur i det enkle avbrutte mønsteret for å lukke muskelplanet.Lukk deretter hudlaget ved hjelp av en 4-0 absorberbar sutur i et løpende subkutivt mønster, deretter hudlim for å lukke eventuelle hull rundt de utstående pinnene, og få et fremre-bakre radiografisk bilde av lårbenet umiddelbart, og fire og 12 uker etter operasjonen. Negative kontrolldefekter som bare inneholder en kollagensvamp, viser ingen tegn til å bygge bro over osteogenese mellom de proksimale og distale beinkantene. En liten mengde ny bein remodeling kan sees rett ved siden av den kuttede lårbenet kanten, mens feilen selv viser mangel på benete materiale, tilstedeværelse av brusk, og noen gjenværende hematom.Defekter som inneholder beinmorfogenetisk protein-2 gjennomvåt svamp demonstrere betydelig bein healing så tidlig som fire uker etter operasjonen, som det fremgår av radiopaque ufølsom bro over defekten. Ved 12 uker har betydelig ny mineralavsetning dannet gjennom hele defekten. Betydelig nytt periosteal bein kan observeres i den ufølsomme strekker seg fra kuttet lårbenet kanten og spicules av vevd og lameller bein har utviklet seg gjennom hele defekten.Videre er brusk deponering ikke sett. Bildebehandling via In Vivo Imaging System etter fjerning av den eksterne fikseren tillater visualisering av bioluminescerende transfiserte celler i defekten. For eksempel, celler i medullær hulrom luminesce etter transfection med kompleks mRNA koding for Gaussia luciferase, og kan brukes til å måle biologiske endringer i uttrykket av et gen eller protein av interesse under helbredelsesprosessen.Pin plassering er viktig for å sikre en stabil, varig ekstern fiksering. Pinnene skal være direkte vinkelrett på lårbenet, og parallelt med hverandre, for å minimere brudd og infeksjon. Ved hjelp av denne modellen kan biologiske mekanismer, som spesifikke proteinuttrykk, overvåkes for å bedre forstå helbredelse, og ulike stillasbiomaterialer eller terapier kan også testes for terapeutisk effekt.Vi håper denne teknikken vil tillate fremtidige forskere å mer effektivt studere ortopedisk helbredelse med ekstern fiksering, slik at deres funn kan oversettes til forbedrede kliniske suksesser. Unngå å inhalere bedøvelsesgasser, bruk riktig personlig verneutstyr ved håndtering av formalin og EDTA, og vær forsiktig når du håndterer kirurgiske instrumenter, spesielt bore- og svingende bensag.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Creating Two-Dimensional Patterned Substrates for Protein and Cell Confinement

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

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

Mikrofluidisk fabrikasjon av polymere og biohybridfibre med forhåndsdesignet størrelse og form

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

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

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

En Full huddefekt modell for å evaluere vaskularisering av biomaterialer<em&gt; In Vivo</em

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

Custom-designed Laser-based Heating Apparatus for Triggered Release of Cisplatin from Thermosensitive Liposomes with Magnetic Resonance Image Guidance

Skreddersydd laserbaserte varmeapparater for Utløst Offentliggjøring av Cisplatin fra thermo Liposomes med Magnetic Resonance Bilde 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

Metoden og instrumenterte festeanordningen for femur fraktur Testing i sidelengs Fall-på-den-Hip posisjon

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

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

En effektiv og reproduserbar protokoll for distraksjon Osteogenesis i en rotte modell fører til en funksjonell Spartments Femur

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

Fabrikasjon av egendefinerte Agarose for celle såing og vev Ring selvstendig montering med 3D-trykt muggsopp

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

Perfusable Vascular Network with a Tissue Model in a Microfluidic Device

Perfusable vaskulære nettverk med en vev modell i en Microfluidic enhet

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

Repressing Gene transkripsjon av omadresserer cellulære maskiner med kjemiske Epigenetic modifikatorer

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

A Tripeptide-Stabilized Nanoemulsion of Oleic Acid

En Tripeptide-stabilisert Nanoemulsion av oljesyre

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 ...