Name: tissue-engineered graft for circumferential esophageal reconstruction in rats
Uploaded: 2020-02-10T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Tissue-Engineered Graft for Circumferential Esophageal Reconstruction in Rats at JoVE.com

Diese Forschung wurde vom Korea Health Technology R&D Project durch das Korea Health Industry Development Institute (KHIDI) unterstützt, das vom Ministerium für Gesundheit und Wohlfahrt, Republik Korea (Grant-Nummer: HI16C0362) und Basic Science Research finanziert wurde. Programm durch die National Research Foundation of Korea (NRF), finanziert vom Bildungsministerium (2017R1C1B2011132). Die in dieser Studie verwendeten Biospecimen und Daten wurden von der Biobank des Seoul National University Hospital, einem Mitglied des Korea Biobank Network, zur Verfügung gestellt.

Alle hier beschriebenen Methoden wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC No. 17-0164-S1A0) des Seoul National University Hospital genehmigt.
1. Gerüstherstellung
HINWEIS: Zweischichtige Speiseröhrengerüste werden durch die Kombination von Elektrospinnen und 3D-Druck hergestellt. Die Innenmembran des Rohrgerüstes wurde aus elektrospinnendem Polyurethan (PU) mit rotierenden Edelstahl-Mandrels als Kollektoren9hergestellt....

<ol>
	<li>Irino, 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=Long-term+functional+outcomes+after+replacement+of+the+esophagus+with+gastric,+colonic,+or+jejunal+conduits:+a+systematic+literature+review.">Long-term functional outcomes after replacement of the esophagus with gastric, colonic, or jejunal conduits: a systematic literature review.</a> Diseases of the Esophagus. 30 (12), 1-11 (2017).</li><li>Flanagan, J. C., 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=Esophagectomy+and+Gastric+Pull-through+Procedures:+Surgical+Techniques,+Imaging+Features,+and+Potential+Complications.">Esophagectomy and Gastric Pull-through Procedures: Surgical Techniques, Imaging Features, and Potential Complications.</a> Radiographics. 36 (1), 107-121 (2016).</li><li>Liu, J., Yang, Y., Zheng, C., Dong, R., Zheng, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surgical+outcomes+of+different+approaches+to+esophageal+replacement+in+long-gap+esophageal+atresia:+A+systematic+review.">Surgical outcomes of different approaches to esophageal replacement in long-gap esophageal atresia: A systematic review.</a> Medicine. 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E., 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=Early+severe+mediastinal+bleeding+after+esophagectomy:+a+potentially+lethal+complication.">Early severe mediastinal bleeding after esophagectomy: a potentially lethal complication.</a> Journal of Thoracic Disease. 5 (2), E58-E60 (2013).</li><li>Catry, 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=Circumferential+Esophageal+Replacement+by+a+Tissue-engineered+Substitute+Using+Mesenchymal+Stem+Cells:+An+Experimental+Study+in+Mini+Pigs.">Circumferential Esophageal Replacement by a Tissue-engineered Substitute Using Mesenchymal Stem Cells: An Experimental Study in Mini Pigs.</a> Cell Transplant. 26 (12), 1831-1839 (2017).</li><li>Lee, S. 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=Characterization+and+preparation+of+bio-tubular+scaffolds+for+fabricating+artificial+vascular+grafts+by+combining+electrospinning+and+a+3D+printing+system.">Characterization and preparation of bio-tubular scaffolds for fabricating artificial vascular grafts by combining electrospinning and a 3D printing system.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 17 (5), 2996-2999 (2015).</li><li>Kim, I. G., 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=Tissue-Engineered+Esophagus+via+Bioreactor+Cultivation+for+Circumferential+Esophageal+Reconstruction.">Tissue-Engineered Esophagus via Bioreactor Cultivation for Circumferential Esophageal Reconstruction.</a> Tissue Engineering Part A. , (2019).</li><li>Wu, 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=Combinational+effects+of+mechanical+forces+and+substrate+surface+characteristics+on+esophageal+epithelial+differentiation.">Combinational effects of mechanical forces and substrate surface characteristics on esophageal epithelial differentiation.</a> Journal of Biomedical Materials Research A. 107, 552-560 (2019).</li><li>Jensen, 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=Polyurethane+scaffolds+seeded+with+autologous+cells+can+regenerate+long+esophageal+gaps:+An+esophageal+atresia+treatment+model.">Polyurethane scaffolds seeded with autologous cells can regenerate long esophageal gaps: An esophageal atresia treatment model.</a> Journal of Pediatric Surgery. 3468 (18), 30685-30687 (2018).</li><li>Nakase, 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=Intrathoracic+esophageal+replacement+by+in+situ+tissue-engineered+esophagus.">Intrathoracic esophageal replacement by in situ tissue-engineered esophagus.</a> Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 136 (4), 850-859 (2008).</li><li>Kwiatek, M. 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=Mechanical+properties+of+the+esophagus+in+eosinophilic+esophagitis.">Mechanical properties of the esophagus in eosinophilic esophagitis.</a> Gastroenterology. 140 (1), 82-90 (2011).</li><li>Anjum, F., 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=Biocomposite+nanofiber+matrices+to+support+ECM+remodeling+by+human+dermal+progenitors+and+enhanced+wound+closure.">Biocomposite nanofiber matrices to support ECM remodeling by human dermal progenitors and enhanced wound closure.</a> Scientific Reports. 7 (1), 10291 (2017).</li><li>Kuppan, P., Sethuraman, S., Krishnan, U. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PCL+and+PCL-gelatin+nanofibers+as+esophageal+tissue+scaffolds:+optimization,+characterization+and+cell-matrix+interactions.">PCL and PCL-gelatin nanofibers as esophageal tissue scaffolds: optimization, characterization and cell-matrix interactions.</a> Journal of Biomedical Nanotechnology. 9 (9), 1540-1555 (2013).</li></ol>

Bestehende Tierstudien über künstliche Speiseröhren sind nach wie vor durch mehrere kritische Faktoren begrenzt. Das ideale künstliche Speiseröhrengerüst sollte biokompatibel sein und hervorragende physikalische Eigenschaften aufweisen. Es sollte in der Lage sein, das Schleimhautepithel in der frühen postoperativen Periode zu regenerieren, um anastomotische Leckagen zu verhindern. Die Regeneration der inneren kreisförmigen und äußeren Längsmuskelschichten ist auch wichtig für die funktionelle Peristaltik<sup ...

Die Behandlung von Ösophaguserkrankungen, wie angeborene Fehlbildungen und Ösophaguskarzinome, kann zu einem strukturellen Segmentverlust der Speiseröhre führen. In den meisten Fällen wurden autologe Ersatztransplantate, wie Zinnen-Pull-up-Leitungen oder Dickdarm-Interpositionen,1,2durchgeführt. Diese Ösophagenerationsersatze haben jedoch eine Vielzahl von chirurgischen Komplikationen und Reoperationsrisiken3. So kann die Verwendung von gewebetechnischen Speiseröhrengerüsten, die die einheimische Speiseröhre imitieren, eine vielversprechende Alternativstrategie zur letztendlichen Regeneration verlorener Gewebe4,5,6sein.
Obwohl eine gewebegefertigte Speiseröhre potenziell eine Alternative zu den aktuellen Behandlungen von Speiseröhrendefekten bietet, gibt es erhebliche Hindernisse für ihre In-vivo-Anwendung. Postoperative anastomotische Leckage und Nekrose des implantierten Speiseröhrengerüsts führen unweigerlich zu einer tödlichen Infektion des umgebenden aseptischen Raumes, wie dem Mediastinum7. Daher ist es äußerst wichtig, eine Kontamination von Lebensmitteln oder Speichel in der Wunde und der nasogastrischen Röhre zu verhindern. Gastrostomie oder intravenöse Ernährung sollte in Betracht gezogen werden, bis die primäre Wundheilung abgeschlossen ist. Bis heute wurde in großen Tiermodellen ösophageale Gewebetechnik durchgeführt, da große Tiere nur durch intravenöse Hyperalimentation für 2-4 Wochen nach der Implantation des Gerüstes8gefüttert werden können. Ein solches nicht-orales Fütterungsmodell wurde jedoch nach einer Ösophadentransplantation bei Kleintieren nicht für ein frühes Überleben etabliert. Das liegt daran, dass die Tiere extrem aktiv und unkontrollierbar waren, so dass sie das Futterrohr über einen längeren Zeitraum nicht im Magen halten konnten. Aus diesem Grund gab es nur wenige Fälle erfolgreicher Ösophaverderntransplantationen bei Kleintieren.
Unter den Gegebenheiten der Speiseröhrengewebetechnik haben wir ein zweilagiges Röhrengerüst aus elektrogesponnenen Nanofasern (Innenschicht; Abbildung 1A) und ein 3D-gedruckter Strang (äußere Schicht; Abbildung 1B) einschließlich einer modifizierten Gastrostomietechnik. Die interne Nanofaser besteht aus PU, einem nicht abbaubaren Polymer, und verhindert das Austreten von Lebensmitteln und Speichel. Die externen 3D-gedruckten Stränge bestehen aus biologisch abbaubarem Polycaprolacton (PCL), das mechanische Flexibilität bieten und sich an die peristaltische Bewegung anpassen kann. Menschliche, aus Fett gewonnene mesenchymale Stammzellen (hAD-MSCs) wurden auf der inneren Schicht des Gerüstes gesät, um die Reepithelisierung zu fördern. Die Nanofaserstruktur kann die anfängliche Schleimhautregeneration erleichtern, indem sie eine strukturelle extrazelluläre Matrixumgebung (ECM) für die Zellmigration bereitstellt.
Wir haben auch die Überlebensrate und Bioaktivität der geimpften Zellen durch Bioreaktorkultivierung erhöht. Das implantierte Gerüst wurde mit einer Schilddrüsenklappe abgedeckt, um eine stabilere Regeneration der Speiseröhrenschleimhaut und Muskelschicht zu ermöglichen. In diesem Bericht beschreiben wir Protokolle für ösophageale Gewebe-Engineering-Techniken, einschließlich Gerüstherstellung, mesenchymale Stammzell-basierte Bioreaktor-Anbau, eine Bypass-Fütterungstechnik mit modifizierter Gastrostomie und eine modifizierte chirurgische Anastomose-Technik zur umlaufenden Ösophatole Rekonstruktion in einem Rattenmodell.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Metabolic cage</td>
			<td>TEUNGDO BIO &#38; PLANT</td>
			<td>JD-C-66</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zoletil (50 mg/g dose)</td>
			<td>Virbac</td>
			<td>1000000188</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.25% Trypsin-EDTA</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>25200-056</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 mL Syringe</td>
			<td>BD</td>
			<td>309659</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2% xylazine hydrochloride (Rumpun)</td>
			<td>Byely</td>
			<td>Q-0615-035</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4% paraformaldehyde</td>
			<td>BIOSOLUTION</td>
			<td>BP031</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-0 Vicryl</td>
			<td>ETHICON</td>
			<td>W9443</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>9-0 Vicryl</td>
			<td>ETHICON</td>
			<td>W2813</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antibiotic gentamicin (Septopal).</td>
			<td>Septopal</td>
			<td>0409-1207-03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine Serum Albumin (BSA)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>5470</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Citrate Buffer, ph6.0, 10X</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>C9999</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAB PEROXIDASE SUBSTRATE KIT</td>
			<td>VECTOR</td>
			<td>SK4100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Desmin</td>
			<td>Santa Cruz</td>
			<td>sc-23879</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Elastic stain kit</td>
			<td>ScyTeK</td>
			<td>ETS-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Merck</td>
			<td>100983</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Merck</td>
			<td>64-17-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serun (FBS)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>16000-044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glutaraldehyde</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>354400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Goat anti-Mouse IgG (H+L) Secondary Antibody</td>
			<td>ThermoFisher</td>
			<td>A-11001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heparin cap</td>
			<td>Hyupsung Medical</td>
			<td>HS-T-05</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>hMSC (STEMPRO) / growth medium 
			(MesenPRO RSTM)</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>R7788-110</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Horseradish peroxidase-conjugated kit (Vectastain)</td>
			<td>VECTOR</td>
			<td>PK7800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen peroxide</td>
			<td>JUNSEI</td>
			<td>7722-84-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Keratin13</td>
			<td>Novus</td>
			<td>NBP1-97797</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LIVE/DEAD Viability Assay Kit</td>
			<td>Molecular Probes</td>
			<td>L3224</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matrigel</td>
			<td>Corning</td>
			<td>354262</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N-dimethylformamide (DMF)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>227056</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nonadherent 
			24-well tissue culture plates.</td>
			<td>Corning</td>
			<td>3738</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OsO4</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>O5500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dish</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>3072115</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate-buffered saline (PBS)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>10010-023</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate-buffered saline (PBS), 10X</td>
			<td>BIOSOLUTION</td>
			<td>BP007a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polycaprolactone (PCL) polymer</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>440744</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyurethane (PU+A2:A24) polymer</td>
			<td>Lubrizol</td>
			<td>2363-80AE</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power Supply</td>
			<td>NanoNC</td>
			<td>HV100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ProLong Gold antifade reagent with DAPI</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>P36931</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rumpun</td>
			<td>Bayer</td>
			<td>Q-0615-035</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone T-tube</td>
			<td>Sewoon Medical</td>
			<td>2206-005</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Terramycin Eye Ointment</td>
			<td>Pfizer Pharmaceutical Korea</td>
			<td>W01890011</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tiletamine/Zolazepam (Zoletil)</td>
			<td>Virbac Laboratories</td>
			<td>Q-0042-058</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trichrome stain kit</td>
			<td>ScyTeK</td>
			<td>TRM-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>von Willebrand Factor (vWF)</td>
			<td>Santa Cruz</td>
			<td>sc 14014</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

tissue-engineered graft for circumferential esophageal reconstruction in rats

Die Verwendung biokompatibler Materialien für die umlaufende Ösophaver Rekonstruktion ist eine technisch anspruchsvolle Aufgabe bei Ratten und erfordert eine optimale Implantattechnik mit Ernährungsunterstützung. In letzter Zeit gab es viele Versuche der Ösophakengewebe-Engineering, aber die Erfolgsrate wurde aufgrund von Schwierigkeiten bei der frühen Epithelisierung in der speziellen Umgebung der Peristaltik begrenzt. Hier haben wir eine künstliche Speiseröhre entwickelt, die die Regeneration der Speiseröhrenschleimhaut und der Muskelschichten durch ein zweilagiges Röhrengerüst, ein mesenchymales Stammzell-basiertes Bioreaktorsystem und eine Bypass-Fütterungstechnik mit modifizierter Gastrostomie. Das Gerüst besteht aus Polyurethan (PU) Nanofasern in zylindrischer Form mit einem dreidimensionalen (3D) bedruckten Polycaprolactonstrang, der um die Außenwand gewickelt ist. Vor der Transplantation wurden vom Menschen abgeleitete mesenchymale Stammzellen in das Lumen des Gerüsts eingesät und Bioreaktorkultivierung durchgeführt, um die zelluläre Reaktivität zu verbessern. Wir verbesserten die Transplantat-Überlebensrate, indem wir eine chirurgische Anastomose aufwendeten und die implantierte Prothese mit einer Schilddrüsenklappe bedeckten, gefolgt von einer vorübergehenden nichtoralen Gastrostomiefütterung. Diese Transplantate konnten die Ergebnisse der anfänglichen Epithelisierung und Muskelregeneration rund um die implantierten Stellen rekapitulieren, wie eine histologische Analyse zeigt. Darüber hinaus wurden erhöhte Elastinfasern und Neovaskularisation in der Peripherie des Transplantats beobachtet. Daher stellt dieses Modell eine mögliche neue Technik für die umlaufende Ösophaarterienrekonstruktion dar.

Abbildung 1 zeigt ein schematisches Diagramm des Herstellungsprozesses des zweilagigen Pu-PCL-Rohrgerüsts. Die PU-Lösung wurde aus einer 18 G-Nadel elektrogesponnen, um eine zylindrische Innenstruktur mit einer Dicke von 200 m herzustellen. Anschließend wurde die geschmolzene PCL in regelmäßigen Abständen auf die Außenwand der PU-Nanofaser gedruckt. Die Oberflächenmorphologie der Innen- und Außenwände des fertigen Röhrengerüsts ist in den Rasterel...

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Tissue-Engineered Graft for Circumferential Esophageal Reconstruction in Rats

Die Ösophagusrekonstruktion ist ein anspruchsvolles Verfahren, und die Entwicklung einer gewebekonstruierten Speiseröhre, die die Regeneration von Speiseröhrenschleimhaut und Muskel ermöglicht und die als künstliches Transplantat implantiert werden kann, ist notwendig. Hier stellen wir unser Protokoll zur Erzeugung einer künstlichen Speiseröhre vor, einschließlich Gerüstherstellung, Bioreaktoranbau und verschiedenen chirurgischen Techniken.

The use of biocompatible materials for circumferential esophageal reconstruction is a technically challenging task in rats and requires an optimal implant ...

Die umlaufende Ösophagusreparatur ist in einem Rattenmodell technisch anspruchsvoll und erfordert die Entwicklung einer gewebegefertigten Speiseröhre, die die Regeneration von Speiseröhrenschleimhaut und Muskel ohne Ösophagus-Anastomose-Leckage ermöglicht. Als Pilotmodell haben wir ein zweilagiges Röhrengerüst implementiert, das aus innerer Nanofaser und einem äußeren 3D-Druckstrang in Verbindung mit einer mikrovaskulären Anastomose besteht, um Speichellecks nach der Transplantation zu minimieren. Herkömmliche Standard-Ösophader-Rekonstruktion ist mit einer Vielzahl von Komplikationen und Morbidität verbunden.Daher kann Diesophagus-Gewebetechnik eine vielversprechende Alternative zur Entwicklung von Native-Patienten-Ösophagusmodellen sein. Die Kombination aus Hybridgerüst, Bioreaktoranbau und einem oralen Ernährungssystem kann auf jedes System angewendet werden, das eine ähnliche kontaminierte Umgebung mit seinem kontinuierlichen mechanischen Druck hat. Beginnen Sie mit der Sterilisation eines 3D-gedruckten Speiseröhrengerüsts mit einer einstündigen Exposition gegenüber ultraviolettem Licht, einem 10-minütigen Einweichen in Ethanol und drei Wärjahren mit PBS.Nach der letzten Wäsche das zweilagige Röhrengerüst in eine nicht haftende 24-Well-Gewebekulturplatte geben und sanft, aber gleichmäßig ein mal 10 zu den sechs adipose-abgeleiteten humanen mesenchymalen Stammzellen pro Milliliter Kellermembranmatrix hinzufügen, ergänzt mit Wachstumsmedium zur inneren Oberfläche des Gerüstes. Verwenden Sie ein pulsatiles Durchfluss-Bioreaktorsystem, um das zellsaatierte Rohrgerüst fest am Acrylhalter in der Kulturkammer des Bioreaktors zu fixieren und 500 Milliliter Wachstumsmedium in die Kammer zu geben. Dann 1 Dyne pro Zentimeter quadratisch strömungsinduzierte Scherspannung unter einer feuchten Atmosphäre anwenden, die 5% Kohlendioxid enthält.Verwenden Sie nach fünf Tagen ein LIVE/DEAD Viability Assay Kit, um die Zellreaktionen auf der innenoberfläche des Gerüsts nach Standardprotokollen zu bestimmen und die Zellen durch konfokale Mikroskopie abzubilden. Vor Beginn des chirurgischen Eingriffs bestätigen Sie einen Mangel an Reaktion auf Pedalreflex in der anästhesierten Ratte, und legen Sie das Tier in die Rückenlage auf einem sterilen Vorhang. Verwenden Sie Clipper, um das Haar von der chirurgischen Stelle zu entfernen, und desinfizieren Sie die exponierte Haut mit sequenziellen BETADINE und 70% Ethanol Peelings.Für T-Rohr Platzierung, machen Sie einen Mittellinien-Haut- und Muskelschnitt im Bauch der Ratte, und verwenden Sie eine Skalpellklinge, um eine Drei-Millimeter-Öffnung in der vorderen Magenwand zu erstellen. Setzen Sie die Spitze eines Silikon-T-Rohrs in die Defektstelle ein, um sie an der Magenwand zu befestigen, und verschließen Sie das Rohr vorsichtig an das Magenmuskelgewebe. Besaugen Sie die Bauchwand mit 4-0 VICRYL Naht.Setzen Sie vorsichtig das distale Ende des implantierten T-Rohrs durch den subkutanen Tunnel in den Nacken ein und verwenden Sie einen Angiokatheter, um eine Heparinkappe an das Ende des T-Rohrs anzuschließen, um zu verhindern, dass der Mageninhalt rückwärts fließt. Wenn die Kappe an Ort und Stelle ist, verwenden Sie 4-0 Polyglactin Nähte, um alle Schichten der Bauchhaut zu schließen, und legen Sie die Ratte in einen Stoffwechselkäfig mit Überwachung bis zur vollen Recumbency. Eine Woche nach der T-Rohrplatzierung bereiten Sie die Ratte wie gezeigt auf eine Operation vor.Stellen Sie die Ratte unter das Mikroskop und machen Sie einen vorderen medialen Halsschnitt in der exponierten desinfizierten Haut. Trennen Sie die Riemenmuskeln, um die tracheoesophageale Struktur freizulegen. Isolieren Sie die linke Seite der Speiseröhre von der Luftröhre.Trennen Sie vorsichtig den oberen Teil der Speiseröhre von der Schilddrüse und verwenden Sie eine chirurgische Schere, um einen fünf Millimeter langen vollständigen Umfangsfehler zu erstellen, der alle Schichten der Speiseröhre enthält. Als nächstes legen Sie eine 9-0 Naht zwischen dem rechten inferoposterior Rand der oberen Speiseröhre Rest und Gerüst, und weiterhin naht von rechts nach links zwischen der oberen Speiseröhre Rest und das Gerüst, um eine Mikroanastomose am oberen Ende des distalen Ösophagusdefekt zu schaffen. Dann anastomose das Gerüst in der gleichen Weise wie der obere Rand der unteren Speiseröhre Rest.Wenn die Anastomosen fertig sind, legen Sie die umgebende Schilddrüsenklappe über die transplantierte Stelle, um eine gefäßvaskuläre Versorgung und eine stabile Wartung des Transplantats zu gewährleisten. Dann nähen Sie den subkutanen Muskel und das Hautgewebe mit einer 4-0 VICRYL Naht, und legen Sie die Ratte in einen Stoffwechselkäfig auf einem Infrarot-Wärmegerät mit Überwachung bis zur vollen Resüonität. Nach einer gleichmäßigen Anwendung auf die Innenwand des Gerüstes mittels Injektion demonstriert die humane mesenchymale Stammzell-eingebettete Kellermembranmatrix die erwartete mesenchymale Stammzellmorphologie, die durch Rasterelektronenmikroskopie beurteilt wird.Nach der Ösophaarterientransplantation in Ratten mit vollen umlaufenden Ösophariendefekten, wie gezeigt, wird das Transplantat mit einer Schilddrüsenklappe für eine stabile Fixierung und Gefäßversorgung der implantierten Stelle bedeckt. Die ösophaal transplantierten Ratten bleiben bei 340 Gramm bis etwa neun Tage nach dem Eingriff, an dem die Tiere schnell abnehmen aufgrund verschiedener Ursachen, was zum Tod am Tag 15. Obwohl die meisten Ratten nicht-ösophageale Obstruktion durch Haarbälle verursachen, gibt es insgesamt keine groben Beweise für Perforation, Anastomose-Leckage mit Fistel, Serom-Akkumulation, Abszessbildung, oder umgebende Weichgewebe-Nekrose bei jedem Versuchstier.Eine Reepithelisierung der Transplantationsstelle kann durch Immunfluoreszenzfärbung für Keratin bestätigt werden, und die regenerierte Kollagenschicht und die Elastinfasern können durch Massons Trichromfärbung deutlich beobachtet werden. Die Regeneration der Ösophalie-Muskelschicht wird auch durch eine reichliche Neovaskularisation belegt, die durch eine immunhistochemische Analyse desmin beurteilt wird. Der Erfolg dieses Verfahrens beruht auf der stabilen Wartung des T-Rohrs durch Fixierung hinter dem Hals, um die Ernährung während der Ösophale Rekonstruktion zu gewährleisten.Um die für dieses Verfahren typische frühe Sterblichkeit zu überwinden, könnte nach der Ösophawälimplantation eine organoide oder frühe Vaskularisationstechnologie eingesetzt werden, um die funktionelle Ösophatolrekonstruktion zu unterstützen.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Magnetic Resonance Elastography Methodology for the Evaluation of Tissue Engineered Construct Growth

Magnet-Resonanz-Elastographie Methodik für die Beurteilung von Tissue Engineering gewonnenen Konstrukts Wachstum

Traditional mechanical testing often results in the destruction of the sample, and in the case of long term tissue engineered construct studies, the use ...

Forschung

Biotechnik

Protocol for Relative Hydrodynamic Assessment of Tri-leaflet Polymer Valves

Protokoll für Relative Hydrodynamische Beurteilung der Tri-Polymer Merkblatt Ventile

Limitations of currently available prosthetic valves, xenografts, and homografts have prompted a recent resurgence of developments in the area of ...

Surgical Technique for the Implantation of Tissue Engineered Vascular Grafts and Subsequent In Vivo Monitoring

Surgical Technique for the Implantation of Tissue Engineered Vascular Grafts and Subsequent In Vivo Monitoring

Operationstechnik zur Implantation von Tissue Engineered Gefäßprothesen und Folge<em&gt; In-vivo-</em&gt; Überwachung

The development of Tissue Engineered Vessels (TEVs) is advanced by the ability to routinely and effectively implant TEVs (4-5 mm in diameter) into a large ...

Generation and Grafting of Tissue-engineered Vessels in a Mouse Model

Generierung und Pfropfen von Tissue Engineering Gefäße in einem Maus-Modell

The construction of vascular conduits is a fundamental strategy for surgical repair of damaged and injured vessels resulting from cardiovascular diseases. ...

Production, Characterization and Potential Uses of a 3D Tissue-engineered Human Esophageal Mucosal Model

Herstellung, Charakterisierung und Einsatzmöglichkeiten von 3D-Tissue-Engineering Menschen Ösophagus-Schleimhaut-Modell

The incidence of both esophageal adenocarcinoma and its precursor, Barrett&#8217;s Metaplasia, are rising rapidly in the western world. Furthermore ...

Synthesis of Thermogelling Poly(N-isopropylacrylamide)-graft-chondroitin Sulfate Composites with Alginate Microparticles for Tissue Engineering

Synthesis of Thermogelling PolyN-isopropylacrylamide-graft-chondroitin Sulfate Composites with Alginate Microparticles for Tissue Engineering

Synthese von thermogelierenden Poly (N-isopropylacrylamid) -Pfropf-Chondroitinsulfat Composites mit Alginate Mikroteilchen für Tissue Engineering

Injectable biomaterials are defined as implantable materials that can be introduced into the body as a liquid and solidify in situ. Such materials offer ...

A Combined 3D Tissue Engineered In Vitro/In Silico Lung Tumor Model for Predicting Drug Effectiveness in Specific Mutational Backgrounds

A Combined 3D Tissue Engineered In Vitro/In Silico Lung Tumor Model for Predicting Drug Effectiveness in Specific Mutational Backgrounds

Ein kombiniertes 3D-Gewebezüchtungen<em&gt; In Vitro</em&gt; /<em&gt; In Silico</em&gt; Lungentumormodell für Hintergründe in bestimmten Mutations Drug Wirksamkeit vorhersagen

In the present study, we combined an in vitro 3D lung tumor model with an in silico model to optimize predictions of drug response based on a specific ...

Applications of In Vivo Functional Testing of the Rat Tibialis Anterior for Evaluating Tissue Engineered Skeletal Muscle Repair

Applications of In Vivo Functional Testing of the Rat Tibialis Anterior for Evaluating Tissue Engineered Skeletal Muscle Repair

Anwendungen<em&gt; In Vivo</em&gt; Funktionstest der Ratte Vorderer Schienbeingewebe Skeletal Muscle Repair Engineered für die Bewertung

Despite the regenerative capacity of skeletal muscle, permanent functional and/or cosmetic deficits (e.g., volumetric muscle loss (VML) resulting from ...

Three-dimensional Tissue Engineered Aligned Astrocyte Networks to Recapitulate Developmental Mechanisms and Facilitate Nervous System Regeneration

Dreidimensionale Gewebezüchtungen ausgerichtet Astrozyten Netzwerke Nervensystem Regeneration zu rekapitulieren Entwicklungsmechanismen

Neurotrauma and neurodegenerative disease often result in lasting neurological deficits due to the limited capacity of the central nervous system (CNS) to ...