Biz AV döngü araştırmaları destekleyen aşağıdaki kurumlara teşekkür etmek istiyorum: Staedtler Stiftung, Dr. Fritz Erler Fonds, Else Kröner Fesenius Stiftung, Baxter Healthcare GmbH şirketi, DFG, Toplumsal Cinsiyet IZKF / ELAN / EFI / Office ve Çeşitlilik, Forschungsstiftung MEDIZIN Erlangen-Nürnberg (FAU), AO Vakfı Manfred Roth Stiftung, Xue Hong, Hans Georg Geis Vakfı, Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD), Almanya ve Yüksek Eğitim Bakanlığı ve Bilimsel Araştırma, Irak Friedrich-Alexander Üniversitesi. Biz onların mükemmel teknik destek için Stefan Fleischer, Marina MILDE Katrin Kohn ve Ilse Arnold-Herberth teşekkür etmek istiyorum.

Erlangen-Nürnberg Friedrich-Alexander Üniversitesi Hayvan Bakım Komitesi (FAU) ve Orta Franken Hükümeti, Almanya, tüm deneyler onayladı. deneyler için, 300 bir vücut ağırlığına sahip erkek Lewis sıçanları - 350 g kullanılmıştır. 1. Rat Arteriovenöz Döngü Modeli <ol><li> İmplantasyon Prosedürü (Şekil 2) <ol><li> Anestezi için bir kapakla izofluran buharlaştırıcı tüp ile bağlı ve kapalı özel bir plastik kutu kullanın. besleme gazı açın ve 0.8 arasında debimetre - 1.5 litre / dakika. </li><li> indüksiyon plastik kutu sıçan yerleştirin ve üst mühür. % 5 izofluran buharlaştırıcı açın. </li><li> Dikkatle anestezi indüksiyonu sırasında sıçan gözlemlemek. Sonra 3 - 4 dakika, sıçan anestezi edilecektir. </li><li> Uygun anestezi onaylayın: doğrulma refleksi, palpebral refleks kaybı, geri çekilme refleksi pozitif kornea refleksi kaybı. </li><li> kutusundan sıçan çıkarın ve kontrol onunilaç hesaplanması için ağırlık. anestezi altında iken kuruluğunu önlemek için göz merhemi sürün. </li><li> Ağrı ve antibiyotik uygulayın (örn., 7.5 mg / kg deri altından enrofloksasin (sc), 12.5 mg / kg tramadol ve / kg metamizol 100 mg, hem damar içine (iv)). Çalışma sırasında ağırlık adapte kristaloid yönetme (örn., 30 ml / kg sc). </li><li> Maske ile uygulanan% 2 izofluran inhalasyonu - 1 ile anestezi altında 37 ° C&#39;de bir ısınma plaka üzerinde sırtında sıçan yerleştirin. </li><li> Düzgün anestezi Monitör ve anestezi seviyesi çok düşükse (sıçan hareketini, ağrı yanıtı, çene sesi, refleksler kaybı (1.1.4 bkz.), kalp hızı artan) izofluran artırmak. izofluran (kornea refleksleri, yüksek kalp hızı, oksijen doygunluğu azalma kaybı) doz aşımı için dikkatli olun. (-% 100 95) ve kalp atım hızı - sıçan (250 450 / dk), oksijen doygunluğu kontrol etmek için küçük hayvanlar için özel bir pulse oksimetre kullanın. Operati sırasındaSıçan monitör sıcaklığı - Gerekirse ve (36 40 ° C) sıcak tutma levhasının sıcaklığını ayarlamak. </li><li> Bir elektrikli tıraş makinesi ile arka bacaklarda iç tarafını Tıraş ve antiseptikler alanı dezenfekte edin. arka bacaklarda yaymak ve yapışkan bant ile bunları düzeltmek. </li><li> Cerrahi mikroskop altında sıçan yatırın ve steril draping ile sıçan kapsamaktadır. tüm operasyon prosedürü steril koşullar altında yapılır emin olun. </li><li> Bir neşter (No. 10) ile kasık üst diz boyuna bir kesi ile sol uyluk ortasında cildi açın. </li><li> Femoral damar demet diz femoral arter çatallanma kasık pelvik arterden maruz kadar kesme makasları ve microforceps kullanarak uzunluğu yaklaşık 3 cm katmanlar halinde deri altı dokusu ve fasya kesin. </li><li> gemileri ayırın ve adventisya makas ve microforceps kullanarak adventisya kaldırın. </li><li> Yan b koagüleElektrik pıhtılaşmasını kullanarak çiftliklerde. nemli bir kompres ile işbirliği alanı kapsayacak. </li><li> 1.1.14 - sol tarafı için 1.1.11 açıklandığı gibi sağ tarafında cilt açın. </li><li> 1.5 cm - venöz greft hasat için 1 bir mesafede proksimal ve distal uçlarında elektrik koagülasyon ile sağ femoral ven Arter. </li><li> mikroforcepslerle venöz greft çıkarın ve sulama kanül kullanılarak bir heparin çözeltisi ile (% 0,9 sodyum klorid çözeltisi içinde 50 IU / ml) ile venöz greft yıkayın ve sol uyluk aktarın. nemli bir kompres ile sağ tarafta çalışma alanını kapsamaktadır. </li><li> proksimale bir mikrovasküler klemp ile kasık bölgesinde sol tarafta femoral ven Arter. yaklaşık 2 cm&#39;lik bir mesafeden, dallanma önce üst diz, elektrik koagülasyon ile distal femoral ven coagulate. </li><li> anastomoz için bir 11-0 sütür ile uç-uca anastomoz venin proksimal ucu ile venöz greftin proksimal ucunue. yaklaşık 8 kesintiye dikişlerle kullanın. 12:00 ve 06:00 pozisyonunda ilk iki sütür yerleştirerek başlayın. Ardından, ön tarafta bu noktalar arasında 3 daha dikişlerle, 2 koymak ve daha sonra arka tarafına 3 daha dikişlerle için 2 koydu. </li><li> Femoral ven için tarif edilen aynı yolla, femoral arter bağlanır (1.1.18.). döngü damarları bükülmüş olmadığından emin olun. Femoral ven için tarif edildiği gibi arterin yakın ucu ile venöz greft uzak ucunu anastomoz (1.1.19 adım).. </li><li> intravenöz 25 IU heparin yönetme. Döngü damarları bükülmüş değil yine emin olun kelepçeleri çıkartın ve yaklaşık 5 dakika boyunca sızıntı ve döngü açıklığının kontrol edin. </li><li> Gemiler damla papaverin (örneğin, 4 mg / ml) damar spazmı bilmek. açıklığı varsa, döngü genişler ve arter darbe gözlenebilir. </li><li> (Matrisin ilk yarısında (yaklaşık 500 ul) ile implantasyon odasını önceden doldur örneğin &lt;/ Em&gt;, bir hidrojel veya hücreleri ile veya olmadan bir kemik matriks). implantasyon odasına döngü gömün. </li><li> 1000 ul toplam hacmine matris ikinci yarısı ile implantasyon bölmesini doldurmak. bölme kapağı Odanın mühür. </li><li> olmayan bir emilebilir 6-0 dikiş ile uyluk üzerinde implantasyon odasını düzeltmek. olmayan bir emilebilir 6-0 sütür ile oda kapağını sabitleyin. elektrikli koagülasyon ile olası kanamayı durdurun. </li><li> emilebilir 4-0 sütür ile cilt kapatın. Alüminyum spreyi ile yarayı örtün. </li><li> Antibiyotik ve analjezik yönetme (örneğin, 7.5 mg / kg enrofloxacin sc, içme suyu yoluyla os (po başına tramadol 12.5 mg / kg) () 3 - sıçan davranışına bağlı olarak 5 gün ve sonrasında). </li><li> kapalı buharlaştırıcı açın ve uyandırmak başlayana kadar sıçan besleme gazını solumak için izin verir. </li><li> termal desteği ile bir kutu içinde sıçan yerleştirin ve tamamen iyileşene kadar dikkatlice gözlemleyin. </li><li> Sıçan un bırakmayınsternal yatma korumak için yeterli bilinci yerine kadar katıldı. </li><li> Tamamen iyileşene kadar diğer hayvanların şirkete sıçan iade etmeyin. </li></ol></li><li> eksplantasyonu Prosedürü <ol><li> kısa bir süre veya uzun süre implantasyon sonrası eksplantasyonu gerçekleştirin (çalışma tasarımına göre, örnekler için başvurular 27-32 bakınız). adımları 1.1.1.-1.1.9 göre olan sıçan anestezisi. </li><li> bir neşter (No. 10) ile karın cildi açın ve bir kompres ile kenara bağırsak hareket ettirin. abdominal aorta ve vena kava caudalis kullanarak pamuklu çubuklarla Açığa. </li><li> Abdominal aorta (örn., 24 ayar plastik kanül) cannulate ve diseksiyon makas ile vena kava caudalis kesti. </li><li> Sızan sıvının netleşene kadar 100 IU / ml heparin içeren% 0.9 sodyum klorür solüsyonu ile abdominal aorta yıkayın. (30 ml perfüzyon solüsyonu ile aorta serpmek, örneğin., Ajan ya da Hindistan kontrastk). </li><li> Derin anestezi - (0.2 ml / kg 0.1) embutramide, embutramid, tetrakain hidroklorür, enjekte edilebilir bir çözelti letal dozun enjeksiyonu ile sıçan öldürülür. </li><li> olmayan bir emilebilir 4-0 sütür ile vena kava caudalis abdominal aorta bağlanır ve. </li><li> 2 kelepçeler - 1 ile açık yara alanı kapatın. 4 ° C&#39;de (perfüzyon çözeltisi sertleştirme) 24 saat süre ile sıçan saklayın. </li><li> Sırtında sıçan yerleştirin. arka bacaklarda yaymak ve yapışkan bant ile bunları düzeltmek. </li><li> bir neşter (No. 10) ile uzunlamasına bir kesi ile odasının üstünde cildi açın. </li><li> odasından bağ dokusu ve kesme makasları ve microforceps kullanarak döngü pedikülü çıkarın. kesme makasları ile oda açıklığından 1 cm bir mesafede halka pedikül kesin ve bölmeyi çıkarın. </li><li> Odanın kapağını açın ve dikkatlice forseps ile odasından yapı kaldırmak ve oda 24 saat süreyle% 4 tamponlu formalin çözeltisi içinde bunu düzeltmeksıcaklık. Daha sonra 3D mikro-bilgisayarlı tomografi ya da parafin gömülü histolojik analiz 30 için yapı kullanabilirsiniz. </li></ol></li></ol>

The authors have nothing to disclose.

On yıldan fazla bir başarıyla küçük hayvan modelinde in vivo arteriovenöz (AV) doku mühendisliği amaçlı döngü ve eğitim anjiyogenez kullandık. Bu mikro modeli farklı dokular mühendislik ve aynı zamanda anjiyojenez veya antianjiyogenez çalışmaları için kullanılabilir çok uygun olduğunu göstermek olabilir. Mevcut / Alternatif Yöntemler Göre Tekniği Önemi Engineered doku veya organlar defekt bölgesine 41 içine naklinden sonra onların hayatta kalma ve başarılı bir entegrasyon için gerekli besinleri ve oksijeni sağlamak için fonksiyonel bir kan damarı ağı gerektirir. Farklı prevascularization stratejilerinin bir dizi in vitro vs in vivo ve dışsal vs iç yaklaşımlara göre ayırt edilebilir geçmiş yıllarda üzerinde geliştirilmiştir. Iskeleleri fabrica olabilirTed boru şeklindeki yapılar ve in vitro 42 endotel hücreleri veya projenitör hücreleri gibi vasküler hücre ile ekildi. Öte yandan, in vivo prevascularization için, iskele, deri altına veya kas dokusu 21 gibi oldukça yüksek oranda damarlanmış bir alanda yerleştirilir. Daha sonra, bu dışsal vaskülarize yapılar defekt bölgesine naklediliyor edilebilir. Ancak, bu yaklaşımların dezavantajı naklinden sonra alıcının gemiler ile mikrocerrahi bağlantı olmaması. Özellikle büyük ölçekli yapıları durumunda, ana damar hemen bağlantı mühendislik doku 43 hemen temini için gereklidir. Bu sorun için bilinen ve en umut verici bir çözüm AV halka modeli olarak vasküler ekseni ile bir içsel vaskülarize doku veya organ üretilmesinde yatmaktadır. Yukarıda tarif edildiği gibi, eksenel vaskülarizasyon ark AV köprüsü yöntemiyle yanısırabu nedenle, epigastrik arter 45 Bunun yerine 44 veya sadece bir kap için AV demetleri ile uyarılabilir. Bununla birlikte, çeşitli yayınlarda AV köprüsü modeli damarlanma derecesi de novo doku oluşumu miktarı açısından üstün olduğu ortaya çıktı. Tanaka ve ark. Metodolojik yaklaşımları ve gözlenen anlamlı derecede yüksek doku oluşumu ve paket grubuna 46 ile karşılaştırıldığında döngü içinde gelişen kılcal damarların daha yüksek derecede hem karşılaştırıldı. Dong ve ark. Ayrıca AV döngü kullanarak bir çalışma yürüttük ya da AV paket aynı şekilde paket grubuna 47 ile karşılaştırıldığında döngüde önemli ölçüde daha yüksek damar yoğunluğu gösterdi tavşan modelinde, kemik doku mühendisliği için yaklaşır. Biz AV döngü modeli anjiyogenez 48 için daha yüksek bir kapasiteye sahip olduğunu bir önceki çalışmada bu sonuçları yanı sıra göstermek onaylamak başardık. Bizim bildiğimiz kadarıyla, analiz için karşılaştırılabilir bir model yokturbir izole edilmiş ve iyi karakterize edilmiş bir ortamda in vivo vaskularizasyon. Bu nedenle, AV döngü modeli hücre tipleri veya büyüme faktörleri gibi hücreler veya büyüme faktörleri işgalci olarak çevredeki yapıların gelen bozuklukları olmadan farklı dokularda damar ağı oluşumu veya damarlanma süreçlerine katkı ne kadar farklı değerlendirmek için güçlü bir araç temsil eder. Tekniğin Sınırlamalar Ancak, önerilen modelin bir önemli zorluk cerrahi yüksek karmaşıklığı. Biri için, AV döngü modelini kullanarak kusurların tedavisi iki aşamalı prosedür gerektirir - kusur siteye iskele ve nakli prevascularization. Bu hasta, iki ameliyat geçmesi anlamına gelir. Buna ek olarak, mikrocerrahi becerileri başarılı anastamozlar milimetre altı gemiler 49 için gerekli önkoşuldur. Bu nedenle, AV paket bazen i beri klinik uygulama için daha yararlı kabul ediliranjiyojenez ve doku üretimi için daha az potansiyel AV döngü 46 ile karşılaştırıldığında, ancak T Ayrıca araştırma sunmaktadır. Ancak, bu işlem AV döngü işlemi yapmadan önce daha sonra başlangıçta eğitim ve ölü hayvanların (örneğin, tavuk bacaklar) damarları küçük kalibreli silikon tüpleri kullanarak, adım-adım bile olmayan cerrahlar tarafından öğrenilebilir canlı hayvan. Buna karşılık, en çok uygulanan mikro cerrahlar eğitim sadece kısa bir süre ile bu işlemi gerçekleştirebilirsiniz. Protokol çerçevesinde kritik adımlar Genel olarak, bağlı damar küçük kalibreli ilmek damar trombus oluşumu ve kapağın riski vardır. Ancak, ortalama döngü sıçan modelinde% 80 -100% patent antikoagülan sonrası cerrahi 28,30,31,34,38,39 heparin sadece kısa süre kullanıyordu. cerrahi yüksek karmaşıklığı o birkaç saat sürer nedeniyle Dahası, (t bağlıo cerrahın uzmanlık). Bütün işlem sırasında hayvanların uygun bir anestezi kontrol etmek için ve yeterli bir yeterli kan basıncını sağlamak için infüzyon kaynağı gereklidir. Ameliyat sonrası dönemde bu analjezikler / antibiyotik yönetmek için ve operasyon yara kontrol etmek için, hayvan birkaç kez sağlığını kontrol etmek için yüksek önem taşımaktadır. Bir çok durumda, izole edilmiş bir bölmenin implantasyon gerçekleştirildiğinden, odacığın iç enfeksiyon fark olmadan gerçekleşir mümkündür. - 5 gün nedenle, antibiyotiklerin tüm çalışma ve yönetim dikkatle 3 bir süre boyunca yapılmalıdır sterilitenin korunması için çok önemlidir. Protokol Değişiklikler odası ayrı kusurun büyüklüğü ve şekli ayarlanabilir. Bundan başka, aynı zamanda membran Manasseri ve ark., 50 tarafından gerçekleştirilen olarak AV döngü kapatılması için de kullanılabilir. Buna ek olarak, skafold, Supplemented hücreleri ve büyüme faktörleri farklı doku türlerine göre seçilebilir. Son zamanlarda, Miomas ve ark., AV döngü modeli ile başarılı bir şekilde kombine gen tedavi yaklaşımları ve VEGF165 51 ile transdüksiyon yoluyla damar büyüme artışı tetikleyebilir. Son zamanlarda, kas doku mühendisliği amaçlı sıçan AV döngü modeli ayarlanabilir. Yerine femoral damarların, epigastrik ven ve safen arter motorik inervasyon ( &quot;EPI döngü modeli&quot;) 36 için eksenel vaskülarize iskele obturator sinirin implantasyonu etkin olan, kullanılmıştır. Bir motorik sinir implantasyon yanı sıra, kemik dokusunun nörotizasyonu duyusal sinirler yapıları gelişmiş osteogenesizinde ve kemik defektleri 52 daha iyi onarım için yararlı olduğu bildirilmiştir tasarlanmış. AV döngü en az donör saha morbidite neden olur ve vücudun 52 çeşitli sitelerde oluşturulabilir. Diğer sitelerde yüzeysel damarları kullanmak mümkün olacakAV döngü ya da üretimi için vücut gibi tavşan veya fare modeli olarak diğer hayvanları kullanmak için. Bu Tekniği Mastering sonra gelecek Uygulamalar veya Tarifi Bu proliferasyon, yayılma ve benzeri gibi endotel hücre fonksiyonunun bir göstergesi ve hücre içi inhibitörü - en son çalışma grubumuz proteini-1 (GBP-1) bağlanma guanilat ifade iyi karakterize murin embriyonal endotelyal progenitör hücre (EPC), çizgi (T17b) implante işgali - sıçan AV döngü modelinde. ayırt GBP-1-EPC antianjiyojenik kapasitesi AV köprüsü yapılarında kan damar yoğunluğu önemli bir azalma ile gösterilebilir. Klinik uygulama ile ilgili olarak, proinflamatuar antianjiyojenik GTPaz GBP-1 antianjiyojenik tedavilerin yeni yollar, örneğin., Kanser veya diğer hastalıkların 53 için açabilir. Bu çalışmaya göre, AV köprüsü modeli patolojik oluşturulması için kullanılabilir akla yatkındırdaha fazla analiz ve olası modülasyon için vaskülarizasyonda ağı. Örneğin, bu model, tümör anjiyojenezi, bunu etkileyen faktörler ve EPC, tümör hücreleri gibi tümör damar ağı oluşumunda rol oynayan farklı hücre tesisinin rolünü daha iyi anlamak ve hücreler, 54 kök optimal bir fırsat sağlar. In vivo kanser modelleri genellikle işlemleri ve çeşitli insan kanser türlerinin büyüme özelliklerini taklit etmek için genetik olarak modifiye edilmiş farelerde gerçekleştirilir ve ilaç geliştirme ve klinik öncesi çalışmalarda 55 mükemmel olduğu kanıtlanmıştır. Ayrıca, bu tür immün sistemi baskılanmış farelerde 56 olarak deney hayvanlarında içine tümörleri nakli için ksenograft modelleri vardır. Daha Klinik ilgili yaklaşım &quot;kişiselleştirilmiş fare modelleri&quot; ya da &quot;hasta kaynaklı tümör ksenogrefleri modelleri&quot; 57 olarak bilinen hastanın tümörü, gelen nakli gerektirir. Bununla birlikte, bu modeller iltihaplanmayı incelemek için pratik değildirçevre dokudan etkiler olmaksızın tek bir hücre kaynağı ya da büyüme faktörü uence. AV döngü modeli mümkün tümör biyolojisi okumak için doku mühendisliği yöntemleri kullanmayı kolaylaştırır. Bu ghajar ve ark &quot;tümör mühendisliği&quot; olarak tanımlanır. ve 58 &quot;çoklu ölçeklerde tümör gelişimi, ilerlemesi ve tedavinin dinamiklerini incelemek için in vivo tümör mikro yönlerini özetlemek karmaşık kültür modelleri yapımı&quot; içerir. Bir tümör ortamı hücre-hücre etkileşimleri, anjiyojenez, modülasyon, geliştirme ve bir inhibisyon hassas analiz sağlar izole katkılama odası içinde yapılabilir. Ayrıca, AV döngü modeli geliştirilmesi veya Neoanjiogenez kesilmesini ya da tümör büyümesinin engellenmesini ilgili tedaviler doğrulamak için yararlı olabilir. vaskülarizasyon indüklemek için, bu yaklaşımı kullanarak, bileşik teknikler mümkündürklinik olarak anlamlı bir boyutta R dokular. Daha sonraki çalışmalarda, 12 hafta 59,60 nispeten kısa bir süre içinde yaklaşık 15 cc&#39;nin önemli bir hacimde nakli için eksenel vaskülarize kemik dokusu üretmek mümkün. Klinik pratikte bu bulguları çevirmek amacıyla, kaval kemiği hata modeli kullanılarak prensibi bir çalışma kanıtlar, önceden insanlarda uygulama için yakın zamanda gerçekleştirilir. İlk adım olarak, başarılı uzun vadeli istikrar 61 ile klinik senaryoda büyük hacimli defekti in situ kemik doku mühendisliğinde ortaya koyamamıştır. açıklanan AV döngü modelini uygulamak bireysel hastanın ihtiyaçlarına göre uyarlanmış bir tedavi sağlamak mümkün kılan. Bizim sonuçlara dayanarak kendisini yaşayan bir biyoreaktör olarak hizmet veren, insan vücudunun fikri hala gelecek için büyük umut vaat ediyor.

İnsan vücudunda en doku ve organları, besin malzemeleri gazlar alışverişinde ve atık ürünleri ortadan kaldıran fonksiyonel bir kan damarı ağına bağlıdır. lokal ya da sistemik vasküler problemleri nedeniyle, bu sistem arızası ciddi hastalıklara çok sayıda yol açabilir. Ayrıca, bu tür doku mühendisliği veya rejeneratif tıp olarak araştırma alanlarında, yapay olarak oluşturulan doku veya nakledilen organlar içinde işlevsel bir kan damarı ağı başarılı klinik uygulama için vazgeçilmezdir. On yıllardır araştırmacılar yeni tedavi müdahaleleri bulmak ve vasküler bozuklukların daha iyi korunma sağlamak amacıyla patolojik durumların içine derin fikir edinmek için büyüyen damar sisteminde yer alan tam mekanizmaları araştırılmaktadır. İlk adımda, bu hücre-hücre etkileşimleri ve damar sistemi hücreleri üzerinde moleküllerin etkisi, temel işlemleri genellikle in vitro olarak 2D veya 3D incelenmiştirdeneyler. Geleneksel 2D modelleri iyi kurulmuş, gerçekleştirmek kolay ve bu süreçlerin daha iyi anlaşılmasına büyük katkıda bulunmuştur. 1980 yılında ilk kez, Folkman ve ark. jelatin kaplı plakalar 1 kılcal endotel hücrelerin in vitro anjiyojenez tohumlama bildirilmiştir. Bu, hemen ileri 2B anjiyogenez endotel hücre tüp oluşumu deneyi 2, göç tahlil 3 ve farklı hücre tipleri 4 eş-kültürleme üzerinde yapılan deneylerde, yanı sıra diğer çok sayıda yayınlanmasına yol verdi. Bu tahliller bugün hala kullanılan ve in vitro yöntemler standart olarak kabul edilmektedir. En hücre tipleri, ilgili fizyolojik doku yapıları 5 oluşturmak üzere bir 3D ortamı gerektirir çünkü Ancak, bu deney düzeneği her zaman in vivo hücre davranış çalışma için uygun değildir. 3D matris mimarisi kılcal morphogenesi için belirleyici olduğunu göstermiştir olabilirs 6 ve hücre-hücre dışı matriks (ECM) etkileşimleri ve 3D kültür koşulları, tümör anjiyogenez 7 katılan önemli faktörler düzenler. 3D matris efektör proteinleri bağlamak ve doku ölçekli çözünen konsantrasyon değişimlerini kurabilir, karmaşık mekanik girişler sağlar. Ayrıca, karmaşık bir doku 5 in vivo morfojenetik ve yenileme adımları taklit etmek için gerekli olduğu düşünülmektedir. Bu sistemlerde, anjiogenez ve vaskülogenez, hem incelenebilir. Anjiyojenez kan damarları 8 zemininden kapiller filizlenmesini tarif ederken, vaskülogenez endotel hücreleri veya bunların progenitörleri 9,10 ile kan damarlarının de novo oluşumu anlamına gelir. Gemilerin Olgunlaşma düz kas hücrelerinin 11 işe yoluyla &#39;arteriyojenezin&#39; olarak adlandırılan bir süreç tarif edilmektedir. In vitro model Tipik anjiyojenik, mevcut tek tabaka endotel hücrelerinin filizlenme olanS jel içinde gömülü küreciklerin yüzeyine jel yüzeyler üzerinde tek-katman olarak ya da endoteliyal hücre sferoidler 12 oluşturarak tohumlanır. vaskülojenik modellerinde tek endotel hücreleri 3D jel içinde sıkışıp kalan edilir. Onlar destekleyici hücreler 12 ile tipik bir arada, vasküler yapıları ve ağları de novo oluşturmak için komşu endotel hücreleri ile etkileşim. Ancak, in vivo ayarları taklit edemez in vitro modellerinde bile karmaşık 3D tamamen hücre-hücre çokluk verilen ve hücre-ECM 13 etkileşimleri. Yüksek in vitro aktiviteye sahip maddeler bunun tersi de 14, aynı in vivo etki ve göstermezler. Vaskülarizasyon kapsamlı bir analizi için daha iyi bir vücut durumu simüle vivo modellerde geliştirmeye acil bir ihtiyaç vardır işler. In vivo anjiyogenez deneylerinin geniş bir ürün yelpazesi de dahil olmak üzere, literatürde açıklanmaktadırCivciv koriyoallantoik membran ölçümünün (CAM), Zebra balığı modeli, korneal anjiyogenez tahlil, dorsal hava kesesi modeli, dorsal deri kıvrım odası, deri altı tümör modelleri 14. Bununla birlikte, bu deneyler, genellikle, hızlı morfolojik değişiklikler, CAM assay veya kornea anjiyojenez tahlilinde 15 sınırlı bir alanda mevcut olanların ayırt yeni kılcal sorunlar olarak sınırlamalar ile ilişkilidir. Bundan başka, memeli olmayan sistemler kullanılabilir (örn., Zebra balığı Model 16) ksenonaklinden 17 sorunlara yol açmaktadır. yakın doku ölçüde vaskülarizasyon sürecine katkıda yana, deri altı tümör modelinde tümör kendisinden sadece köken anjiyojenez analiz edilemez. Ayrıca, çevredeki doku tümör mikro 18 şekillenmesinde belirleyici bir role sahip olabilir. Sadece anjiyojenezi veya vaskülojenezi çalışmak için güçlü bir KD oradaEd için standart bir ve in vivo modelde, aynı zamanda, doku mühendisliği ve rejeneratif tıpta farklı vaskülarizasyon stratejileri çalışmak için iyi karakterize edilir. Günümüzde, kompleks yapay organların veya dokuların üretilmesi, in vitro ve in vivo olarak mümkündür. 3D bioprinting karmaşık 3D fonksiyonel yaşam dokuları 19 üretmek için bir on-demand fabrikasyon tekniği sağlar. Ayrıca, biyoreaktörler dokular 20 ya da, kendi gövdesini oluşturmak için kullanılabilir biyoreaktör 21 olarak kullanılabilir. Ancak, yapay olarak oluşturulan dokuların başarılı bir uygulama ana engel mühendislik yapıları içinde damarlanma eksikliğidir. Transplantasyon sonrası konağın damar derhal bağlantı özellikle büyük ölçekli yapay doku veya organların durumunda, hayatta kalmak için önemli bir ön koşuldur. In vitro ya da in vivo prevascularization stratejilerinde farklı Devel edildilanan nakilden önce 22 yapılarda bir fonksiyonel mikrovaskuleterini kurmak. Farelerin dorsal cilde in vitro önceden tasarlanmış kılcal damarlar ile bir iskele implantasyonu bir gün 23 içinde fareler damarsal hızlı anastomoz yol açtı. Bunun aksine, üç boyutlu bir ağ prevasküler içine monte insan mezenkimal kök hücreleri ve insan göbek damarı endotelial hücrelerde oluşan bir küremsi ko-kültür, in vivo implantasyonu sonrası daha da geliştirilmiştir. Ancak, ev sahibi damarsal ile anastomoz 24 sınırlıydı. Her şeyden önce, bu tür nekrotik veya ışınlanmış alanları gibi kötü vaskülarize kusurları, içinde, bu sözde dışsal vaskülarizasyon - iskele içine çevreden gelen gemilerin büyümesi - başarısız sık sık. İçsel vaskülarizasyon, diğer yandan, yapı iskelesi 25 filizlenmeyi, yeni kılcal bir kaynağı olarak vasküler eksen dayanır. eksenel vaskülarizasyon yaklaşımı kullanarak, Mühendislik doku vasküler ekseni ile nakledilen ve alıcı yerinde yerel gemilere bağlanabilir. Hemen transplantasyon sonrasında, doku yeterince iyi entegrasyon için doğru koşulları yaratır oksijen ve besin, tarafından desteklenmektedir. Nedeniyle in vivo anjiyogenez araştırmak için ve eksenel vaskülarize doku üretme artan önemi tanınmasında modelleri sınırlı sayıda, biz hayvan modelinde 26 bir arteriovenöz (AV) döngü oluşturmak için daha fazla Erol ve Spira mikrocerrahi yaklaşım geliştirdi. Tamamen kapalı bir implantasyon bölmenin kullanımı bu yöntem çok iyi de in vivo koşullarında, özelliği, &quot;kontrol&quot; (Şekil 1) altında kan damarı oluşumunu çalışmak için uygun hale getirir. Bu model değildir anjiyojenez araştırılması için kullanışlıdır, ancak, aynı zamanda en iyi şekilde, doku motorlar için iskeleler eksenel vaskülarizasyonu için uygundureering amaçları.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="931">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:355px;">0.9% sodium chloride</td>
			<td style="width:251px;">Berlin-Chemie AG</td>
			<td style="width:203px;">34592508</td>
			<td style="width:124px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:355px;">11-0 Ethilon / polyamide 6/6</td>
			<td style="width:251px;">Ethicon</td>
			<td>EH7438G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:355px;">4-0 Vicryl / polygalactin 910</td>
			<td style="width:251px;">Ethicon</td>
			<td>V392H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:355px;">6-0 Prolene / polypropylene</td>
			<td style="width:251px;">Ethicon</td>
			<td>8695H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:355px;">aluminium spray</td>
			<td style="width:251px;">Pharma Partner Vertriebs-GmbH</td>
			<td>1020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:355px;">antiseptics&#160;</td>
			<td style="width:251px;">BODE Chemie GmbH&#160;</td>
			<td style="width:203px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:355px;">Catheter&#160;</td>
			<td style="width:251px;">B Braun Meslungen AG</td>
			<td>4251612-02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:355px;">contrast agent</td>
			<td style="width:251px;">Flowtech</td>
			<td>&#160;MV-122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:355px;">embutramide, mebezonium iodide, tetracaine hydrochloride injectable solution&#160;</td>
			<td style="width:251px;">Intervet International GmbH</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">encre de chine intense indian ink</td>
			<td style="width:251px;">Lefranc &#38; Bourgeois&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:355px;">Enrofloxacin&#160;</td>
			<td style="width:251px;">Bayer AG</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:355px;">eye ointment&#160;</td>
			<td style="width:251px;">Bayer AG</td>
			<td style="width:203px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:21px;width:355px;">Formalin 4 %&#160;</td>
			<td style="width:251px;">Carl Roth GmbH &#38; Co. KG</td>
			<td>P087.4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:21px;width:355px;">Heparin</td>
			<td style="width:251px;">Ratiopharm GmbH</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:21px;width:355px;">isoflurane&#160;</td>
			<td style="width:251px;">Abbott Laboratories</td>
			<td>6055482</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:355px;">Lewis rat, male</td>
			<td style="width:251px;">Charles River Laboratories</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:355px;">Metamizol-Natrium&#160;</td>
			<td style="width:251px;">Ratiopharm GmbH</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:21px;width:355px;">papaverine / Paveron N</td>
			<td style="width:251px;">Linden Arzneimittel-Vertrieb-GmbH</td>
			<td style="width:203px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:355px;">tramadol / Tramal</td>
			<td style="width:251px;">Gr&#252;nenthal GmbH</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the arteriovenous (av) loop in a small animal model to study angiogenesis and vascularized tissue engineering

A functional blood vessel network is a prerequisite for the survival and growth of almost all tissues and organs in the human body. Moreover, in pathological situations such as cancer, vascularization plays a leading role in disease progression. Consequently, there is a strong need for a standardized and well-characterized in vivo model in order to elucidate the mechanisms of neovascularization and develop different vascularization approaches for tissue engineering and regenerative medicine.
We describe a microsurgical approach for a small animal model for induction of a vascular axis consisting of a vein and artery that are anastomosed to an arteriovenous (AV) loop. The AV loop is transferred to an enclosed implantation chamber to create an isolated microenvironment in vivo, which is connected to the living organism only by means of the vascular axis. Using 3D imaging (MRI, micro-CT) and immunohistology, the growing vasculature can be visualized over time. By implanting different cells, growth factors and matrices, their function in blood vessel network formation can be analyzed without any disturbing influences from the surroundings in a well controllable environment. 
In addition to angiogenesis and antiangiogenesis studies, the AV loop model is also perfectly suited for engineering vascularized tissues. After a certain prevascularization time, the generated tissues can be transplanted into the defect site and microsurgically connected to the local vessels, thereby ensuring immediate blood supply and integration of the engineered tissue. By varying the matrices, cells, growth factors and chamber architecture, it is possible to generate various tissues, which can then be tailored to the individual patient's needs.

Doku mühendisliği Kemik doku mühendisliği amacıyla, farklı kemik yerine kullanılan bir dizi küçük hayvan sıçan AV döngü modeli 27,28,33,34 implante edildi. Damarlanma mükemmel 3D mikro-bilgisayarlı tomografi (mikro-CT) (Şekil 3A) tarafından ortaya olabilir. işlenmiş sığır süngerimsi kemik (PBCB) matris vaskülarizasyon vaskülarizasyonu olmadan grubuna göre döngü grubunda anlamlı olarak yüksek bulunmuştur. Bir sürekli büyüyen ve olgunlaşmaya kan damarı ağı 8 hafta boyunca implantasyon odasının içinde gelişmiştir. Bir artış olmayan bir vaskülarize Grup 33 tespit edilmiştir, oysa 4 ve 8 hafta arasında, konstruktların merkezine doğru vaskülarize dokuların sürekli bir büyüme gözlendi. AV köprüsü modelinde 6 hafta PBCB matrisinin Prevascularization kontrol osteoblast göre enjekte osteoblastların üstün sağkalım sağlamıştır. Kontrol grubu tersine, kemik spesifik genlerin sentezlenmesi implante osteoblastlar 28 AV köprüsü grubu saptandı. Bir başka matris olarak birlikte fibrin jel sinterlenmiş biyoaktif cam sıçan AV halkalar yerleştirildi. 3 hafta sonra, yeni oluşan damarların yoğun bir ağ mikro-BT ve histoloji 27 gösterdiği geliştirmiştir. implantasyon odası iskele vaskülarizasyon hızlandırılması amacıyla modifiye edildi. delikli titanyum odasını kullanarak, içsel vaskülarizasyon çevreleyen dokudan dış gemiler tarafından desteklenmiştir. Bir β-tricalciumphosphate hidroksiapatit (β-TCP / HA) / fibrin matriks implantasyon sonrası sadece 2 hafta, gemilerin% 83 zamanla sürekli artış ile AV döngü bağlı ve 8 hafta 34 sonra% 97 bağlantısını ulaşılmıştır. 5 x 10 6 kemik iliğinden elde edilen mezenkimal kök hücrelerin implantasyonu ile (MSC) ve kemik morfojenik protein, 2 (BMP-2), indüklenebilir olabilir BMP-2 veya MSC başına gruplara göre kemik oluşumunda önemli bir artış. 6 ve 12 haftalıkken fibrin matrisi tamamen bozulmuş ve tüm gruplarda oldukça vaskülarize bağ doku (Şekil 3B 6 haftalık implantasyon) ile değiştirilmiştir. 6 ve 12 hafta arasında ve diğer gruplarda 12 hafta sonra BMP-2 / MSC grubunda damar sayısında önemli bir azalma oldu. Bu durum damar ağının olgunlaşma ya da sınırlı bir damar ağı oluşumu 32 yol açan kemik yapılarının kompakt düzenleme muhtemelen oldu. kemik Bunun yanı sıra, örneğin kas, karaciğer ve diğer dokularda AV köprüsü modelinde tasarlanabilir. Mühendislik eksenel vaskülarize kas dokusu, bir AV köprüsü, fibrin matrisi birincil iskelet hücreleri ile yapılan deneyler gerçekleştirilmiştir. Bir prevascul sonra2, 4, ve 8 hafta boyunca 2 hafta arization süresi, 1 x 10 6 miyoblastlar AV köprüsü odasına nakledildi. Nakledilen miyoblastlar carboxyfluorescein diasetat süksinimidil ester (CFDA) etiketleme kullanarak sonra bile 8 hafta redetected olabilir. Hücreler MEF-2 ve desmin 4 hafta sonra pozitif kas-spesifik belirteçler fibrin matriks ve ifade içinde kendi Miyojenik fenotip tuttu. Ancak, Miyojenik işaretleyici gen ifadesi nedeniyle miyojenik uyaranlara ve fibrin matrisinin 35 hızlı emilim yokluğu muhtemelen 8 hafta sonra negatif oldu. Miyojenik stimülasyon artırmak için, sıçan AV döngü, yeni bir değişiklik izolasyon odasının daha yakın konumlandırma elde etmek için yerine safen ven epigastrik ven kullanılarak geliştirilmiştir. Bu nedenle, obturator motor sinirin ek katılması geometrik kolaylaştırıldı. EPI döngü olarak adlandırılır bu AV döngü modifikasyonu, kullanarak, miyojenik d gösterebilirimCO-implante miyoblastların ve MSC 36 arasında ifferentiation. Karaciğer doku mühendisliği için 4 x 10 6 PKH-26 etiketli fetal karaciğer hücreleri 2 hafta sıçan AV döngü modelinde bir fibrin matriks içinde transplante edildi. Kontrol grubunda, bir AV döngü ve hücresiz matris olmayan matrisler implante edildi. Fonksiyonel kılcal damarlar AV döngü damarları ortaya çıkan ve CD31 boyanma ve çini mürekkebi etiketleme gösterildiği gibi çok kanlanan neo-doku, implantasyon 14 gün sonra odasının içinde gözlenmiştir. hücre içermeyen ve hepatosit AV döngü grubu arasında fark yoktu. AV döngü yoğun fibrin matrisi vaskülarize ve canlı fetal hücreler esas büyük damar eksenin yakınında pozitif PKH-26 boyanma ve karaciğer hücre spesifik sitokeratin 18 (CK-18) immünohistoloji tarafından açıklama yapıldı tespit edilebilir. CK-18 mRNA seviyeleri AV döngü hücre grubunda yüksek bulundu. Bunun aksine, herhangi bir CK-18 expression, bir ilmek ya da hücreler 37 olmayan yapılarda tespit edilebilir. Anjiyogenez Çalışmaları Ven, arter greft ve interpozisyonel venöz greft (IVG) segmenti (Şekil 1): AV döngü üç bölümden oluşmaktadır. vasküler sistemin üç boyutlu bir değerlendirme yeni oluşan damarlar venöz ve arteriyel kısmından hem de venöz interponate hem geldiğini göstermiştir. Yeni oluşan damarların çok sayıda IVG 33 gözlendi. In vivo MRA, korozyon atmalarını ve bağışıklık histoloji taramalı elektron mikroskobu ile, bir fibrin matriks içinde anjiyogenez başlangıcı Her şeyden önce günde 10 ile 14 arasında gözlendi, venöz ve IVG segmentleri birçok kılcal damarların ve daha büyük gemilerin doğurdu. nedeniyle endovasküler basınç ve kayma gerilmesi wa artış IVG ve damarlanma bir işareti olarak luminal kalibreli bir kademeli azalma38 günde 7 algılanır s. Daha sonraki çalışmalarda, vasküler çimlenme ağırlıklı olmayan arteriyel greft 39 yer aldığını teyit edilebilir. anjiyojenez süreçlerini ve uyarılması ve kan damarı oluşumunun engellenmesi tam analizi AV köprüsü implantasyon odasında gözlemlenebildi. Büyüme faktörleri vaskular endotelial büyüme faktörü (VEGFA) ve temel fibroblast büyüme faktörü (bFGF), daha yüksek bir mutlak ve göreli vasküler yoğunluk ve büyüme faktörü içermeyen kontrol grubuna 31 göre, fibrin matrisi daha hızlı emilmesini arttırmaktadır. Bundan başka, yeniden modelleme olgular ve izolasyon odacığı içinde damar ağının olgunlaşması 8 haftalık bir süre boyunca implantasyon görselleştirilmiştir. AV döngü odaları intercapillary arabağlantı ve intussusceptive anjiyogenez süreçleri yanı sıra olası lenfatik büyüme Define parametreleri olarak immunohistologically tespit edildiovascular olgunlaşma 39. PHD (prolil hidroksilaz alan), sistemik sıçanlarda önleyicisi DMOG (dimethyloxallyl glisin) uygulayarak, hipoksiyayla tetiklenebilen faktör alfa (HIF-α) konsantrasyonu, AV döngü artan vaskülarizasyon ile ilişkilidir ve olduğu gösterilebilir damar akıbet 40 uyarıcı. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/54676/54676fig1.jpg" /> Şekil 1:. Ven (V), arteriyel (A) greft ve interpozisyonel venöz greft (IVG) segmentinde: Sıçan Modelinde AV Loop Şema AV döngü üç bölümden oluşmaktadır. AV döngü içsel damarlanma indüksiyon için kapalı implantasyon odasının (C) içine gömülü olabilir. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54676/54676fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> ge = &quot;1&quot;&gt; <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/54676/54676fig2.jpg" /> Şekil 2: Sıçan AV Döngü Operasyonu (A):.. Sıçanın arka bacaklarda iç tarafında femur paket lokalizasyonu (B / C): sağ ve sol kasıkta femoral damar demetinin hazırlanması sıçan. Gemiler interpozisyonel ven greft sağ tarafında (E) hasat ve AV döngüye femoral ven (F) ve sol tarafında femoral arter ile anastomoz edilir, (D) ayrılır (G, ok anastomoz gösterir). Döngü kaplar bir matris (H) ile doldurulmuş implantasyon haznesine ve kapak kapalıyken komple dolgu (I) &#39;in (J) sonra aktarılır. A = femoral arter, V = femoral ven, N = femoral sinir, IVG = interpozisyonel venöz greft. Ölçek çubuğu 5 mm (DJ).tp_upload / 54676 / 54676fig2large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız. <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/54676/54676fig3.jpg" /> Şekil 3: Fare AV döngü Modelinde vaskülarizasyon Görselleştirme (A). Mikro-CT kontrast madde (sarı damarları perfüze) ile perfüzyon sonrasında (B). Hematoksilen-eozin ile β-TCP / ha kemik ikamesi boyama MSC 6 hafta boyunca AV döngü modeli sıçan implante. AV döngü gemiler Hindistan mürekkep (siyah renkli) ile perfüze edilir. Ölçek çubuğu 1 mm. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54676/54676fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about The Arteriovenous AV Loop in a Small Animal Model to Study Angiogenesis and Vascularized Tissue Engineering at JoVE.com

The Arteriovenous AV Loop in a Small Animal Model to Study Angiogenesis and Vascularized Tissue Engineering

Bu izole edilmiş ve iyi karakterize edilmiş bir ortamda in vivo damarlanmayı analiz etmek için bir model olarak bir arteriovenöz (AV) döngü üretilmesi için bir mikro yaklaşımı açıklar. Bu model yalnızca anjiyojenezde araştırılması için yararlıdır, ama aynı zamanda en iyi şekilde mühendislik eksenel vaskülarize ve transplante dokuların için uygundur.

Bir Küçük Hayvan Modelinde Arteriovenöz (AV) Döngü Anjiogenez ve Vaskülarize Doku Mühendisliği Eğitim için

A functional blood vessel network is a prerequisite for the survival and growth of almost all tissues and organs in the human body. Moreover, in ...

the-arteriovenous-av-loop-small-animal-model-to-study-angiogenesis

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Bioengineering

The Arteriovenous (AV) Loop in a Small Animal Model to Study Angiogenesis and Vascularized Tissue Engineering

12.4K Görüntüleme.  University Hospital of Erlangen, Friedrich-Alexander University of Erlangen-Nürnberg (FAU).  Bu izole edilmiş ve iyi karakterize edilmiş bir ortamda in vivo damarlanmayı analiz etmek için bir model olarak bir arteriovenöz (AV) döngü üretilmesi için bir mikro yaklaşımı açıklar. Bu model yalnızca anjiyojenezde araştırılması için yararlıdır, ama aynı zamanda en iyi şekilde mühendislik eksenel vaskülarize ve transplante dokuların için uygundur. 

Video: The Arteriovenous AV Loop in a Small Animal Model to Study Angiogenesis and Vascularized Tissue Engineering

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

The aortic valve, located between the left ventricle and the aorta, allows for unidirectional blood flow, preventing backflow into the ventricle. Aortic valve leaflets are composed of interstitial cells suspended within an extracellular matrix (ECM) and are lined with an endothelial cell monolayer. The valve withstands a harsh, dynamic environment and is constantly exposed to shear, flexion, tension, and compression. Research has shown calcific lesions in diseased valves occur in areas of high mechanical stress as a result of endothelial disruption or interstitial matrix damage1-3. Hence, it is not surprising that epidemiological studies have shown high blood pressure to be a leading risk factor in the onset of aortic valve disease4. 
The only treatment option currently available for valve disease is surgical replacement of the diseased valve with a bioprosthetic or mechanical valve5. Improved understanding of valve biology in response to physical stresses would help elucidate the mechanisms of valve pathogenesis. In turn, this could help in the development of non-invasive therapies such as pharmaceutical intervention or prevention. Several bioreactors have been previously developed to study the mechanobiology of native or engineered heart valves6-9. Pulsatile bioreactors have also been developed to study a range of tissues including cartilage10, bone11 and bladder12. The aim of this work was to develop a cyclic pressure system that could be used to elucidate the biological response of aortic valve leaflets to increased pressure loads. 
The system consisted of an acrylic chamber in which to place samples and produce cyclic pressure, viton diaphragm solenoid valves to control the timing of the pressure cycle, and a computer to control electrical devices. The pressure was monitored using a pressure transducer, and the signal was conditioned using a load cell conditioner. A LabVIEW program regulated the pressure using an analog device to pump compressed air into the system at the appropriate rate. The system mimicked the dynamic transvalvular pressure levels associated with the aortic valve; a saw tooth wave produced a gradual increase in pressure, typical of the transvalvular pressure gradient that is present across the valve during diastole, followed by a sharp pressure drop depicting valve opening in systole. The LabVIEW program allowed users to control the magnitude and frequency of cyclic pressure. The system was able to subject tissue samples to physiological and pathological pressure conditions. This device can be used to increase our understanding of how heart valves respond to changes in the local mechanical environment.

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

A cyclic pressure bioreactor capable of subjecting heart valve tissue to physiological and pathological pressure conditions has been designed. A LabVIEW program allows users to control pressure magnitude, amplitude and frequency. This device can be used to study the mechanobiology of heart valve tissue or isolated cells.

Devirli Basınç Biyoreaktör Tasarım Ex vivo</emAort Kalp Vanalar> Eğitim

The aortic valve, located between the left ventricle and the aorta, allows for unidirectional blood flow, preventing backflow into the ventricle. Aortic ...

Biyomühendislik

Tissue Engineering of the Intestine in a Murine Model

Tissue-engineered small intestine (TESI) has successfully been used to rescue Lewis rats after massive small bowel resection, resulting in return to preoperative weights within 40 days.1 In humans, massive small bowel resection can result in short bowel syndrome, a functional malabsorptive state that confers significant morbidity, mortality, and healthcare costs including parenteral nutrition dependence, liver failure and cirrhosis, and the need for multivisceral organ transplantation.2 In this paper, we describe and document our protocol for creating tissue-engineered intestine in a mouse model with a multicellular organoid units-on-scaffold approach. Organoid units are multicellular aggregates derived from the intestine that contain both mucosal and mesenchymal elements,3 the relationship between which preserves the intestinal stem cell niche.4 In ongoing and future research, the transition of our technique into the mouse will allow for investigation of the processes involved during TESI formation by utilizing the transgenic tools available in this species.5The availability of immunocompromised mouse strains will also permit us to apply the technique to human intestinal tissue and optimize the formation of human TESI as a mouse xenograft before its transition into humans. Our method employs good manufacturing practice (GMP) reagents and materials that have already been approved for use in human patients, and therefore offers a significant advantage over approaches that rely upon decellularized animal tissues. The ultimate goal of this method is its translation to humans as a regenerative medicine therapeutic strategy for short bowel syndrome.

This article and the accompanying video present our protocol for generating tissue-engineered intestine in the mouse, using an organoid units-on-scaffold approach.

Bir fare modelinde Bağırsak Doku Mühendisliği

Tissue-engineered small intestine (TESI) has successfully been used to rescue Lewis rats after massive small bowel resection, resulting in return to ...

Design of a Biaxial Mechanical Loading Bioreactor for Tissue Engineering

We designed a loading device that is capable of applying uniaxial or biaxial mechanical strain to a tissue engineered biocomposites fabricated for transplantation. While the device primarily functions as a bioreactor that mimics the native mechanical strains, it is also outfitted with a load cell for providing force feedback or mechanical testing of the constructs. The device subjects engineered cartilage constructs to biaxial mechanical loading with great precision of loading dose (amplitude and frequency) and is compact enough to fit inside a standard tissue culture incubator. It loads samples directly in a tissue culture plate, and multiple plate sizes are compatible with the system. The device has been designed using components manufactured for precision-guided laser applications. Bi-axial loading is accomplished by two orthogonal stages. The stages have a 50 mm travel range and are driven independently by stepper motor actuators, controlled by a closed-loop stepper motor driver that features micro-stepping capabilities, enabling step sizes of less than 50 nm. A polysulfone loading platen is coupled to the bi-axial moving platform. Movements of the stages are controlled by Thor-labs Advanced Positioning Technology (APT) software. The stepper motor driver is used with the software to adjust load parameters of frequency and amplitude of both shear and compression independently and simultaneously. Positional feedback is provided by linear optical encoders that have a bidirectional repeatability of 0.1 &mu;m and a resolution of 20 nm, translating to a positional accuracy of less than 3 &mu;m over the full 50 mm of travel. These encoders provide the necessary position feedback to the drive electronics to ensure true nanopositioning capabilities. In order to provide the force feedback to detect contact and evaluate loading responses, a precision miniature load cell is positioned between the loading platen and the moving platform. The load cell has high accuracies of 0.15% to 0.25% full scale.

We designed a novel mechanical loading bioreactor that can apply uniaxial or biaxial mechanical strain to a cartilage biocomposite prior to transplantation into an articular cartilage defect.

Doku Mühendisliği için iki eksenli Mekanik Yükleniyor Biyoreaktör tasarımı

We  designed a loading device that is capable of applying uniaxial or biaxial  mechanical strain to a tissue engineered biocomposites fabricated for  ...

Tissue Engineering of a Human 3D in vitro Tumor Test System

Cancer is one of the leading causes of death worldwide. Current therapeutic strategies are predominantly developed in 2D culture systems, which inadequately reflect physiological conditions in vivo. Biological 3D matrices provide cells an environment in which cells can self-organize, allowing the study of tissue organization and cell differentiation. Such scaffolds can be seeded with a mixture of different cell types to study direct 3D cell-cell-interactions. To mimic the 3D complexity of cancer tumors, our group has developed a 3D in vitro tumor test system.	
	Our 3D tissue test system models the in vivo situation of malignant peripheral nerve sheath tumors (MPNSTs), which we established with our decellularized porcine jejunal segment derived biological vascularized scaffold (BioVaSc). In our model, we reseeded a modified BioVaSc matrix with primary fibroblasts, microvascular endothelial cells (mvECs) and the S462 tumor cell line. For static culture, the vascular structure of the BioVaSc is removed and the remaining scaffold is cut open on one side (Small Intestinal Submucosa SIS-Muc). The resulting matrix is then fixed between two metal rings (cell crowns).	
	Another option is to culture the cell-seeded SIS-Muc in a flow bioreactor system that exposes the cells to shear stress. Here, the bioreactor is connected to a peristaltic pump in a self-constructed incubator. A computer regulates the arterial oxygen and nutrient supply via parameters such as blood pressure, temperature, and flow rate. This setup allows for a dynamic culture with either pressure-regulated pulsatile or constant flow.	
	In this study, we could successfully establish both a static and dynamic 3D culture system for MPNSTs. The ability to model cancer tumors in a more natural 3D environment will enable the discovery, testing, and validation of future pharmaceuticals in a human-like model.

Tissue Engineering of a Human 3D in vitro Tumor Test System

Methods to create human 3D tumor tissues as test systems are described. These technologies are based on a decellularized Biological Vascularized Scaffold (BioVaSc), primary human cells and a tumor cell line, which can be cultured under static as well as under dynamic conditions in a flow bioreactor.

İnsan 3D Doku Mühendisliği<em&gt; In vitro</em&gt; Tümör Test Sistemi

Cancer is one of the leading causes of death worldwide.  Current therapeutic strategies are predominantly developed in 2D culture  systems, which ...

Tissue Engineering of Tumor Stromal Microenvironment with Application to Cancer Cell Invasion

3D organotypic cultures of epithelial cells on a matrix embedded with mesenchymal cells are widely used to study epithelial cell differentiation and invasion. Rat tail type I collagen and/or matrix derived from Engelbreth-Holm-Swarm mouse sarcoma cells have been traditionally employed as the substrates to model the matrix or stromal microenvironment into which mesenchymal cells (usually fibroblasts) are populated. Although experiments using such matrices are very informative, it can be argued that due to an overriding presence of a single protein (such as in type I Collagen) or a high content of basement membrane components and growth factors (such as in matrix derived from mouse sarcoma cells), these substrates do not best reflect the contribution to matrix composition made by the stromal cells themselves. To study native matrices produced by primary dermal fibroblasts isolated from patients with a tumor prone, genetic blistering disorder (recessive dystrophic epidermolysis bullosa), we have adapted an existing native matrix protocol to study tumor cell invasion. Fibroblasts are induced to produce their own matrix over a prolonged period in culture. This native matrix is then detached from the culture dish and epithelial cells are seeded onto it before the entire coculture is raised to the air-liquid interface. Cellular differentiation and/or invasion can then be assessed over time. This technique provides the ability to assess epithelial-mesenchymal cell interactions in a 3D setting without the need for a synthetic or foreign matrix with the only disadvantage being the prolonged period of time required to produce the native matrix. Here we describe the application of this technique to assess the ability of a single molecule expressed by fibroblasts, type VII collagen, to inhibit tumor cell invasion.

Tissue engineered fibroblast-derived native matrix is an emerging tool to generate a stromal substrate which supports epithelial cell proliferation and differentiation. Here a protocol applying this methodology to assess the impact of different stromal cell types on tumor cell biology is presented.

Kanser Hücre Invasion Uygulama ile Tümör Stromal mikroçevresinin Doku Mühendisliği

3D organotypic cultures of epithelial cells on a matrix embedded with mesenchymal cells are widely used to study epithelial cell differentiation and ...

Generation of a Three-dimensional Full Thickness Skin Equivalent and Automated Wounding

In vitro models are a cost effective and ethical alternative to study cutaneous wound healing processes. Moreover, by using human cells, these models reflect the human wound situation better than animal models. Although two-dimensional models are widely used to investigate processes such as cellular migration and proliferation, models that are more complex are required to gain a deeper knowledge about wound healing. Besides a suitable model system, the generation of precise and reproducible wounds is crucial to ensure comparable results between different test runs. In this study, the generation of a three-dimensional full thickness skin equivalent to study wound healing is shown. The dermal part of the models is comprised of human dermal fibroblast embedded in a rat-tail collagen type I hydrogel. Following the inoculation with human epidermal keratinocytes and consequent culture at the air-liquid interface, a multilayered epidermis is formed on top of the models. To study the wound healing process, we additionally developed an automated wounding device, which generates standardized wounds in a sterile atmosphere.

The goal of this protocol is to build up a three-dimensional full thickness skin equivalent, which resembles natural skin. With a specifically constructed automated wounding device, precise and reproducible wounds can be generated under maintenance of sterility.

Üç-boyutlu Tam Kalınlığı Deri Üretimi Eşdeğer ve Otomatik Yaralama

In vitro models are a cost effective and ethical alternative to study cutaneous wound healing processes. Moreover, by using human cells, these models ...

Engineering 3D Cellularized Collagen Gels for Vascular Tissue Regeneration

Synthetic materials are known to initiate clinical complications such as inflammation, stenosis, and infections when implanted as vascular substitutes. Collagen has been extensively used for a wide range of biomedical applications and is considered a valid alternative to synthetic materials due to its inherent biocompatibility (i.e., low antigenicity, inflammation, and cytotoxic responses). However, the limited mechanical properties and the related low hand-ability of collagen gels have hampered their use as scaffold materials for vascular tissue engineering. Therefore, the rationale behind this work was first to engineer cellularized collagen gels into a tubular-shaped geometry and second to enhance smooth muscle cells driven reorganization of collagen matrix to obtain tissues stiff enough to be handled.
The strategy described here is based on the direct assembling of collagen and smooth muscle cells (construct) in a 3D cylindrical geometry with the use of a molding technique. This process requires a maturation period, during which the constructs are cultured in a bioreactor under static conditions (without applied external dynamic mechanical constraints) for 1 or 2 weeks. The &#8220;static bioreactor&#8221; provides a monitored and controlled sterile environment (pH, temperature, gas exchange, nutrient supply and waste removal) to the constructs. During culture period, thickness measurements were performed to evaluate the cells-driven remodeling of the collagen matrix, and glucose consumption and lactate production rates were measured to monitor the cells metabolic activity. Finally, mechanical and viscoelastic properties were assessed for the resulting tubular constructs. To this end, specific protocols and a focused know-how (manipulation, gripping, working in hydrated environment, and so on) were developed to characterize the engineered tissues.

In this work, we present a technique for the rapid fabrication of living vascular tissues by direct culturing of collagen, smooth muscle cells and endothelial cells. In addition, a new protocol for the mechanical characterization of engineered vascular tissues is described.

Vasküler Doku Rejenerasyon için Mühendislik 3D cellularized Kollajen jeller

Synthetic materials are known to initiate clinical complications such as inflammation, stenosis, and infections when implanted as vascular substitutes. ...

Sandwich-like Microenvironments to Harness Cell/Material Interactions

Cell culture has been traditionally carried out on bi-dimensional (2D) substrates where cells adhere using ventral receptors to the biomaterial surface. However in vivo, most of the cells are completely surrounded by the extracellular matrix (ECM), resulting in a three-dimensional (3D) distribution of receptors. This may trigger differences in the outside-in signaling pathways and thus in cell behavior.
This article shows that stimulating the dorsal receptors of cells already adhered to a 2D substrate by overlaying a film of a new material (a sandwich-like culture) triggers important changes with respect to standard 2D cultures. Furthermore, the simultaneous excitation of ventral and dorsal receptors shifts cell behavior closer to that found in 3D environments. Additionally, due to the nature of the system, a sandwich-like culture is a versatile tool that allows the study of different parameters in cell/material interactions, e.g., topography, stiffness and different protein coatings at both the ventral and dorsal sides. Finally, since sandwich-like cultures are based on 2D substrates, several analysis procedures already developed for standard 2D cultures can be used normally, overcoming more complex procedures needed for 3D systems.

The following protocol describes the procedure to assemble sandwich-like cultures to be used as an intermediate stage between bi-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) cellular environments. The engineered systems can have applications in microscopy, biomechanics, biochemistry and cell biology assays.

Sandviç gibi mikroçevrelerde Hücre / Malzeme Etkileşimleri Harness

Cell culture has been traditionally carried out on bi-dimensional (2D) substrates where cells adhere using ventral receptors to the biomaterial surface. ...

Use of a Rat Model to Study Ventral Abdominal Hernia Repair

Ventral abdominal hernia is a relatively common clinical condition that sometimes requires herniorraphy (surgical repair). The repair of ventral abdominal hernia typically requires implantation of a material to serve as a mechanical bridge across the defect in the abdominal wall. Biomaterials, such as porcine small intestinal submucosa (SIS), also serve as a lattice for cell growth into the implant and can naturally incorporate into the host tissue. Development of such repair materials benefits from use of animal models in which experimental abdominal wall defects are easily created and are amenable to repair in a reproducible fashion. The method offered here describes surgical creation and repair of ventral abdominal hernia in a rat model. When SIS is used to repair an experimental ventral abdominal hernia in this model, it is rapidly incorporated into host tissue within 28 days of implantation. Histologically, incorporation of their implanted material into host tissue is characterized by a robust fibrovascular response. Future refinements and applications of the rat abdominal hernia model may likely involve diabetic and/or obese animals as a means to more closely mimic common co-morbidities of man.

This manuscript describes methods associated with creation and repair of a ventral abdominal wall defect (hernia). This model can be used to study repair strategies such as those that use implanted materials. In this manuscript, repair of the experimental hernia with porcine small intestinal submucosa is presented as an example.

Ventral karın fıtık onarımı çalışmaya bir fare modeli kullanımı

Ventral abdominal hernia is a relatively common clinical condition that sometimes requires herniorraphy (surgical repair). The repair of ventral abdominal ...

Tissue Engineering by Intrinsic Vascularization in an In Vivo Tissue Engineering Chamber

In reconstructive surgery, there is a clinical need for an alternative to the current methods of autologous reconstruction which are complex, costly and trade one defect for another. Tissue engineering holds the promise to address this increasing demand. However, most tissue engineering strategies fail to generate stable and functional tissue substitutes because of poor vascularization. This paper focuses on an in vivo tissue engineering chamber model of intrinsic vascularization where a perfused artery and a vein either as an arteriovenous loop or a flow-through pedicle configuration is directed inside a protected hollow chamber. In this chamber-based system angiogenic sprouting occurs from the arteriovenous vessels and this system attracts ischemic and inflammatory driven endogenous cell migration which gradually fills the chamber space with fibro-vascular tissue. Exogenous cell/matrix implantation at the time of chamber construction enhances cell survival and determines specificity of the engineered tissues which develop. Our studies have shown that this chamber model can successfully generate different tissues such as fat, cardiac muscle, liver and others. However, modifications and refinements are required to ensure target tissue formation is consistent and reproducible. This article describes a standardized protocol for the fabrication of two different vascularized tissue engineering chamber models in vivo.

Tissue Engineering by Intrinsic Vascularization in an In Vivo Tissue Engineering Chamber

This is a guideline for constructing in vivo vascularized tissue using a microsurgical arteriovenous loop or a flow-through pedicle configuration inside a tissue engineering chamber. The vascularized tissues generated can be employed for organ regeneration and replacement of tissue defects, as well as for drug testing and disease modeling.

Bir ıntrinsic Vaskülarizasyon tarafından Doku Mühendisliği<em&gt; İn Vivo</em&gt; Doku Mühendisliği Odası

In reconstructive surgery, there is a clinical need for an alternative to the current methods of autologous reconstruction which are complex, costly and ...