עבודה זו מומנה על ידי הצבא ארצות הברית גרנט (W81XWH-08-1-0701) ומלגה מקרל קרן בית החולים.

הליך הוא בתאימות מלאה עם מספר פרוטוקול IACUC 13302 ואושר על ידי חלוקת משאבים בבעלי חיים. 1. כלי הכנה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החיטוי כל המכשירים שאינם חד פעמי המשמשים לפני ההליך כירורגי כדי להבטיח סטריליות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעקר מכשירים המשמשים פעמים רבות בפגישה עם מעקר חרוז זכוכית בין שימושים. </li></ol> 2. Hydrogel הכנה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להפשיר ותאי גזע צלחת לפחות 24 שעות לפני יצירת מבנה הידרוג&#39;ל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן טלאי יום אחד לפני ההליך כירורגי באמצעות מנגנון stereolithography (או המכשיר דומה) אשר תואר בפירוט מלא בפרסומים קודמים 8,18. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי ליצור הידרוג&#39;ל, ליצור ראשון עיצוב מודל בעזרת מחשב (CAD) של התיקון הרצוי ולייצא את העיצוב לפורמט stereolithographic (STL). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ליצור פתרון מראש ג&#39;ל על ידי dissolvindimethacrylate פולי גרם (אתילן גליקול) (PEGDMA) בסטרילי 1X PBS להשיג 20% w / v פתרון. במקביל, לפזר את photoinitiator 1 [4 (ethoxy 2-הידרוקסי) -phenyl] -2-הידרוקסי-2-מתיל-1-פרופאן-1-אחד בDMSO. הוסף את photoinitiator לפתרון PEGDMA בגמר w / v של 0.5%. ישירות לפני crosslinking, להוסיף את הצפיפות הרצויה של תאים 100 מיליליטר. הערה: צפיפות תאים בין 2.0 x 10 5 -2.0 x 10 6 תאים / מיליליטר מומלץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיפטה הפתרון מראש ג&#39;ל לתוך צלחת במרכז פלטפורמת צד&quot;ל ולהפעיל את תוכנת SLA עם עיצוב STL המעוצב שנטען בעבר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את התיקונים ממנגנון דגירה הידרוג O / N במדיום השתנה Dulbecco של הנשר (DMEM) בתוספת סרום 5% שור עוברי (FBS), 100 U / פניצילין מיליליטר, 100 מ&quot;ג / מיליליטר סטרפטומיצין, כדי לאפשר לתאים להסתגל לסביבה במסגרת התיקון. </li></ol> 3. הכנת בעלי החיים וintubati שבעל פהב <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להעריך כל עכבר לפני ההליך כדי להבטיח שבעלי החיים הוא במצב בריאותי טוב, כפי שיקבעו מהרגלי הטיפוח ויחסי הגומלין שלהם עם חבריהם לכלוב שלהם. הערה: C57BL / 6J ישן 8-10 שבוע נקבה שמשו להליך זה, עם זאת, ניתן להשתמש בכל גיל בעכבר או סוג. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח חיות לחדר הרדמה ולחשוף לisofluorane 5% עם תמיכת O 2 L 1 / דקה. לפקח על הרמה של הרדמה על ידי רפלקס קמצוץ הבוהן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שבעלי החיים הוא בהרדמה כראוי, לשקול ומניח אותם על דוכן אינטובציה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לכוון מקור אור לכיוון חלל החזה של בעלי החיים ולהשתמש במלקחיים לחזור בי משטח הגרון ולחשוף את מיתרי קול. להדריך בזהירות 20 angiocath G בין מיתרי קול, וצורה חלקה להכניס לתוך קנה הנשימה. זיהוי הכנסה נאותה על ידי תנועה מכאנית של חלל החזה פעם קטטר מחובר למכונת ההנשמה החיה הקטנה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את הגדרות אוורור המשקל אלקטרוני של בעלי החיים המבוססים על ההנחיות של היצרן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שמחובר לצינור, הנח את החיה במצב שכיבה על כרית חימום כדי למנוע היפותרמיה. ודא שכרית החימום אינה עולה על 40 מעלות צלזיוס. אם יש צורך, להציב חיץ בין בעלי החיים וכרית החימום כדי למזער את הסיכוי לכוויות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להסיר שיער מהאתר כירורגית באמצעות קרם מקריח. לעקר את האתר על ידי 3 סקראבס לסירוגין של בטאדין ו -75% אתנול כדי להבטיח עיקור נכון. הנח וילון לחשוף רק את האתר כירורגית, ולמקם את המשחה וטרינר בעיניים כדי למנוע יובש במהלך ההליך. </li></ol> 4. נוהל כירורגי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתיחת בית החזה מתבצעת בצד השמאל של בעלי החיים, ולכן, לעשות חתך בעור כ 1 סנטימטר מהשמאל לעצם החזה, שמנהל את אורכו של עצם החזה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש במלקחיים כדי להפריד את שכבת השריר מבית החזה הבסיסי בשני שלבים. שים לב Delineקו ating שמייצג את השרירים הגדולים pectoralis של בעלי החיים. הרם שריר זה מעט, להפריד אותו מהשרירים האלכסוניים החיצוניים הבסיסיים ולחזור מדיאלית. לאחר מכן, לשחרר את השרירים אלכסוניים החיצוניים מבית החזה הבסיסי באותו אופן, ולחזור רוחבי, מתן נוף לא מוסתר של הצלעות השניה, שלישיים, והרביעי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע את פתיחת בית החזה בין הצלעות השלישית והרביעית. רם בעדינות את הצלע הרביעית ולהשתמש cauterizer כדי לפתוח את חלל החזה בין הצלעות השלישית והרביעית. הנח מפשקים לפתוח עוד יותר את החלל ולחשוף את הלב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש במלקחיים כדי לקרוע את קרום הלב הדק של הלב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ולקשור את העורק הכלל השמאלי עם תפר ניילון 8-0 monofilament. מניחים את התפר כ 4 מ&quot;מ מהשיא של הלב, ממש מתחת לקצה התחתון של אטריום השמאל. לקבוע מיקום תפר נכון על ידי לבנה של שריר הלב של החדר ועלייה בגודל של אטריום השמאל לאחר sutuמחדש כבר קשור. </li></ol> 5. תיקון מיקום ודבק <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור טלאים על 37 מעלות צלזיוס, 5% CO 2 תנאים עד לשימוש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רם בעדינות את הכתם בעזרת מרית שטוחה הסתיימה ובעדינות מניח אותו על פני השטח של הלב, באתר של אוטם. הערה: כדי למנוע החלקה מהחדר השמאלי, התיקון יכול להיות מוחזק במקום על ידי אורח קל לשמור על קשר או באמצעות המרית או הקצה של זוג המלקחיים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את הדבק על ידי ערבוב 4: 1 של פיברינוגן לתרומבין. מערבבים את הפתרון על ידי pipetting חזר עד שהוא מתחיל להתעבות, בדרך כלל בתוך דקות 1 לאחר תחילת ההכנה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שצמיגות הפתרון מגיעה לרמה הרצויה, להעביר במהירות של כ -10 מיליליטר למשטח התיקון. הערה: זמן הקרישה של דבק הפיברין הוא מהיר, מתן חלון קטן של הזדמנות להעברה יעילה של הדבק. </li></ol> 6. תפירה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li&gt; בצע את כל תפרי הסגירה באמצעות תפר ניילון 6-0 monofilament. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את שכבת הצלעות עם 03:57 תפרי קטע בודדים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני סגירה מלאה של שכבת הצלע, להכניס צינורית PE-10 לתוך החתך לפנות את חלל החזה לאחר הסגירה היא שלמה ולהקים מחדש לחץ intrapleural נכון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את שרירי חזה עם 03:57 תפרי קטע בודדים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותם את שכבת העור עם תפר רציף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעקבות סגירה מלאה, לצרף מזרק 1.0 מיליליטר לסוף הצינורית ולהשתמש בו כדי לפנות את חלל החזה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל דבק רקמות לאתר החתך לחזק את אתר התפר. </li></ol> טיפול 7. לאחר ניתוח <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תן עכברי הזרקה של עצירות (.05-1.0 מ&quot;ג / קילוגרם) וcarprofen (2.2 מ&quot;ג / קילוגרם) תת עורי לאחר קשירה כלילית ו -20 דקות לפחות לפני התחייה באופן מיידי. לנהל שתי התרופות 6-8 שעות לאחר ניתוח, ולאחר מכן לתת פעמיים ביום לתקופה של עד שלושה ימים לשליטה בכאב ומצוקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברציפות לפקח על בעלי החיים עד שעה מודעת וכל לניתוח 4 שעות הראשונות שלאחר. לבצע בדיקה שנייה הלילה של הניתוח (2-4 שעות מאוחר יותר) לניהול מנה שנייה של משכך כאבים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צג החיות יומי אחרי היום השני הבא ההליך, עד בעלי החיים מופיעים יציבים. </li></ol> 8. ניתוח של תפקוד לב והיסטולוגיה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע echocardiographs על 4 שבועות העכברים בעקבות ההליך כדי לקבוע את מידת הנזק הבא MI. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הרדימי עכברים עם isoflurane 4-5% בתוך תא הרדמה לאינדוקציה של הרדמה משאיפת, ולאחר מכן 2% isoflurane באמצעות מסיכת פנים להרדמת תחזוקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה את אזור ההדמיה עם קרם מקריח ולהשתמש אולטרסאונד חיה קטן כדי להשיג סריקת אקו 2D M-מצב של הלב הפועם ולהקליט את Asso הפרמטרים התפקודיciated עם זה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרדים את העכברים בתא פחמן דו חמצני, ולאחר מכן לאסוף את הלבבות מבעלי החיים והמקום בפתרון פורמלין 10% למשך 24 שעות. לאחר 24 שעות, להעביר את לבם עד 70% אתנול ולשמור על 4 מעלות צלזיוס עד עיבוד רקמות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעבד את הלב ולשבץ אותם בלוקים פרפין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותך 5 מ&quot;מ סעיפים דרך אזור חדרית של הלב, מתחיל בשיא ומסתיים באטריום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כתם מחולק פרוסות עם שני Trichrome של האסון וhematoxylin וכתם eosin תוך שימוש בפרוטוקולים סטנדרטיים. </li></ol>

<ol>
	<li>Kolk, M. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=LAD-ligation:+a+murine+model+of+myocardial+infarction.">LAD-ligation: a murine model of myocardial infarction.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. , (2009).</li><li>Li, Y., Yao, Y., Sheng, Z., Yang, Y., Ma, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dual-modal+tracking+of+transplanted+mesenchymal+stem+cells+after+myocardial+infarction.">Dual-modal tracking of transplanted mesenchymal stem cells after myocardial infarction.</a> International journal of nanomedicine. 6, 815-823 (2011).</li><li>Nagaya, N., 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=Intravenous+administration+of+mesenchymal+stem+cells+improves+cardiac+function+in+rats+with+acute+myocardial+infarction+through+angiogenesis+and+myogenesis.">Intravenous administration of mesenchymal stem cells improves cardiac function in rats with acute myocardial infarction through angiogenesis and myogenesis.</a> American journal of physiology. Heart and circulatory physiology. 287, H2670-H2676 (2004).</li><li>Wang, J. S., Shum-Tim, D., Chedrawy, E., Chiu, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+coronary+delivery+of+marrow+stromal+cells+for+myocardial+regeneration:+pathophysiologic+and+therapeutic+implications.">The coronary delivery of marrow stromal cells for myocardial regeneration: pathophysiologic and therapeutic implications.</a> The Journal of thoracic and cardiovascular surgery. 122, 699-705 (2001).</li><li>Cashman, T. J., Gouon-Evans, V., Costa, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mesenchymal+stem+cells+for+cardiac+therapy:+practical+challenges+and+potential+mechanisms.">Mesenchymal stem cells for cardiac therapy: practical challenges and potential mechanisms.</a> Stem cell reviews. 9, 254-265 (2013).</li><li>Sutton, M. G., Sharpe, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Left+ventricular+remodeling+after+myocardial+infarction:+pathophysiology+and+therapy.">Left ventricular remodeling after myocardial infarction: pathophysiology and therapy.</a> Circulation. 101, 2981-2988 (2000).</li><li>Smolina, K., Wright, F. L., Rayner, M., Goldacre, M. J. <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+survival+and+recurrence+after+acute+myocardial+infarction+in+England,+2004+to+2010.">Long-term survival and recurrence after acute myocardial infarction in England, 2004 to 2010.</a> Circulation. Cardiovascular quality and outcomes. 5, 532-540 (2012).</li><li>Chan, V., Zorlutuna, P., Jeong, J. H., Kong, H., Bashir, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+photopatterning+of+hydrogels+using+stereolithography+for+long-term+cell+encapsulation.">Three-dimensional photopatterning of hydrogels using stereolithography for long-term cell encapsulation.</a> Lab on a chip. 10, 2062-2070 (2010).</li><li>Kai, D., 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=Stem+cell-loaded+nanofibrous+patch+promotes+the+regeneration+of+infarcted+myocardium+with+functional+improvement+in+rat+model.">Stem cell-loaded nanofibrous patch promotes the regeneration of infarcted myocardium with functional improvement in rat model.</a> Acta biomaterialia. 10, 2727-2738 (2014).</li><li>Serpooshan, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+bioengineered+acellular+collagen+patch+on+cardiac+remodeling+and+ventricular+function+post+myocardial+infarction.">The effect of bioengineered acellular collagen patch on cardiac remodeling and ventricular function post myocardial infarction.</a> Biomaterials. 34, 9048-9055 (2013).</li><li>Cavallo, L. M., Solari, D., Somma, T., Savic, D., Cappabianca, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Awake+Endoscope-Guided+Sealant+Technique+with+Fibrin+Glue+in+the+Treatment+of+Postoperative+Cerebrospinal+Fluid+Leak+After+Extended+Transsphenoidal+Surgery:+Technical+Note.">The Awake Endoscope-Guided Sealant Technique with Fibrin Glue in the Treatment of Postoperative Cerebrospinal Fluid Leak After Extended Transsphenoidal Surgery: Technical Note.</a> World neurosurgery. , (2013).</li><li>Chung, H. W., Mehta, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fibrin+glue+for+Gundersen+flap+surgery.">Fibrin glue for Gundersen flap surgery.</a> Clinical Ophthalmology. 7, 479-484 (2013).</li><li>Dunn, C. J., Goa, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fibrin+sealant:+a+review+of+its+use+in+surgery+and+endoscopy.">Fibrin sealant: a review of its use in surgery and endoscopy.</a> Drugs. 58, 863-886 (1999).</li><li>Chi, N. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+repair+achieved+by+bone+marrow+mesenchymal+stem+cells/silk+fibroin/hyaluronic+acid+patches+in+a+rat+of+myocardial+infarction+model.">Cardiac repair achieved by bone marrow mesenchymal stem cells/silk fibroin/hyaluronic acid patches in a rat of myocardial infarction model.</a> Biomaterials. 33, 5541-5551 (2012).</li><li>Erb, M. A., Claus, T., Hartrumpf, M., Bachmann, S., Albes, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+Tachosil+surgical+patch+or+fibrin+glue+in+coronary+artery+surgery+does+not+affect+quality+of+anastomosis+or+provoke+postoperative+adhesions+in+pigs.">The use of Tachosil surgical patch or fibrin glue in coronary artery surgery does not affect quality of anastomosis or provoke postoperative adhesions in pigs.</a> European journal of cardio-thoracic surgery : official journal of the European Association for Cardio-thoracic Surgery. 36, 703-707 (2009).</li><li>Okada, K., 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=Surgical+treatment+for+rupture+of+left+ventricular+free+wall+after+acute+myocardial+infarction.">Surgical treatment for rupture of left ventricular free wall after acute myocardial infarction.</a> Interactive cardiovascular and thoracic surgery. 4, 203-206 (2005).</li><li>Simpson, D., Liu, H., Fan, T. H., Nerem, R., Dudley, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+tissue+engineering+approach+to+progenitor+cell+delivery+results+in+significant+cell+engraftment+and+improved+myocardial+remodeling.">A tissue engineering approach to progenitor cell delivery results in significant cell engraftment and improved myocardial remodeling.</a> Stem Cells. 25, 2350-2357 (2007).</li><li>Jeong, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Living'+microvascular+stamp+for+patterning+of+functional+neovessels;+orchestrated+control+of+matrix+property+and+geometry.">Living' microvascular stamp for patterning of functional neovessels; orchestrated control of matrix property and geometry.</a> Advanced Materials. 24, 58-63 (2012).</li><li>Wu, X., Ren, J., Li, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fibrin+glue+as+the+cell-delivery+vehicle+for+mesenchymal+stromal+cells+in+regenerative+medicine.">Fibrin glue as the cell-delivery vehicle for mesenchymal stromal cells in regenerative medicine.</a> Cytotherapy. 14, 555-562 (2012).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

עם גישה זו למודל עכברי MI, פיתחנו מערכת הממזערת את הנזק לאזורים שאינם שריר הלב הקשורים לטכניקות MI עכברית אחרות. אזורים אלה כוללים נזק שנגרם על ידי הנשמה, חיתוך של השכבה הרירית, ושבירה של צלעות לחשוף את חלל החזה. אנו מאמינים כי שינויים אלה ישפרו את הודות התוצאה הניתוחית הכולל לטיפול נלקח כדי לשמור על כמה שיותר המבנים הגדולים, כולל צלעות ושכבות שרירים, ללא פגע במהלך ההליך הכירורגי. יש לציין שיש כמה מגבלות לטכניקה זו, עם הטבע גוזל הזמן הגדול ביותר להיות בו, וכתוצאה מכך רק 8-10 ניתוחים מלאים ביום אחד. כדי להתגבר על זה, יכול לשמש למכונת הנשמה שנייה, המאפשר להליך שיש לבצע על שתי חיות במקביל. בנוסף, כלי גדולים, כגון כלי הצלע ועורק בית חזה פנים, יש להימנע בעת ביצוע פתיחת בית החזה. אם ליד אחד מהכלים האלה, יש להשתמש cauterizer כדי למנוע דימום החוצה בשל עורק קרוע. דבק הפיברין ידוע בבזכות שתי המעבדה וההגדרות הקליניות ליכולתה כדי לסייע במהירות בהיווצרות קריש דם, כמו גם את הפוטנציאל שלה כדי לספק וMSCs מארח 14-17,19. למטרות שלנו, דבק הפיברין שימש כגישה ביולוגית לשמירת הידרוג&#39;ל על בסיס מים לבנות על פני השטח של הלב. השימוש בדבק מבוסס הפיברין הוכיח את יעילותו בשמירה על מבנה הידרוג&#39;ל באתר הפגום עד 8 שבועות, עם האפשרות למגע עם רקמות של כמות זמן ארוכה יותר. השימוש במערכת זו אפשרה הידבקות שליטה על מיקום של המבנה העדין ללא צורך בתפרים נוספים הפוגעים בשריר הלב, כמו גם את המבנה עצמו. מצאנו כי הדבק עצמו אינו רעיל לתאים במארזnd לא להשפיע לרעה על הרקמה הבסיסית. המערכת מבוססת דבק הפיברין הידרוג&#39;ל וניתן ליישם במגוון רחב של מטרות הנדסת רקמות אחרות שרוצות תא או קשר טיפולי לתקופה ארוכה של זמן. יתר על כן, עם השימוש בשיטת ייצור צד&quot;ל, עיצובים ומבנים עשויים להיות משולבים בתוך התיקון כדי ליצור מערכת מורכבת יותר לתא משלוח 18. נסיגה אחת לשימוש בדבק מבוסס הפיברין היא העובדה כי חוקר אחד או יותר חייב להיות נוכח בחדר הניתוח במיקום תיקון ובנוסף דבק. זה התפקיד של החוקר הראשון לוודא את התיקון נשאר במקום ולא ללכת לאיבוד בחלל החזה, ואילו החוקר השני מערבב את הפתרון ומחיל אותו על התיקון לאחר שתושג צמיגות נכונה. כדי לייעל את העיתוי של מסירת הדבק, הוא הציע שהחוקר השני גם בדיקות ופעמים gelation של הדבק לפני השמת תיקון,מאז gelation התקינה של הדבק הוא קריטי להדבקת מדבקה. ישנם מספר צעדים הקריטיים ואזורי מועדים שגיאה בפרוטוקול, עם הראשון להיות האינדוקציה של אוטם שריר הלב. זה הכרחי כדי לבדוק סימנים, כגון הלבנה בקיר של החדר השמאלי והגדלה של הפרוזדור השמאלי, כדי להבטיח חסימה של העורק הכלל השמאלי. ניתן לעשות זאת לפני התוספת של התפר פשוט על ידי חצייה והידוק סוף מחרוזות התפר. אם ייקבע שהעורק הכלל השמאלי אינו מוקף התפר, המחרוזת ניתן להוציא ולהחיל מחדש. מדד קריטי שני הוא להמשיך לפקח על צינור הנשמה בכל ההליך, כדי לוודא שהוא נשאר בתוך קנה הנשימה ולא מקבל שלף אמצע ניתוח. לבסוף, במהלך הניתוח, כל הניסיונות צריכים להיעשות כדי להימנע ממגע עם הריאות, כמו כל מגע יש הפוטנציאל להוביל לריאה התמוטטה.אם, במהלך הניתוח, מתכווצת ריאות מתרחש, פשוט לחסום את צינור היציאה של מַצנֵר עד 3 שניות בניסיון מחדש לנפח אזורים בעייתיים של הריאות.

אוטם שריר לב (MI) מוגדר כהפרעה של דם לאזור של הלב נגרמים על ידי החסימה של עורקים הכליליים עיקריים. הנזק כתוצאה מאוטם בשל שיפוץ של רקמת לב קיימא לרקמת צלקת שאינה פונקציונלית, אשר מקטין את יכולתו של הלב או, לייתר דיוק, החדר השמאלי, להכות כראוי. זה גורם לירידה בנפח דם שיכול להיות מועבר לגוף עם כל פעימת לב, הידועה בשם נפח הפעימה, ואחוז הדם שנשאב מתוך הלב עם כל פעימת לב, המכונה מקטע הפליטה של 6. אלה, יחד עם פונקציות אחרות פחתו, מגבירים את הלחץ על שאר הלב כדי לשמור על תפקוד נאות. לעתים קרובות, מתח מוגבר זה יכול להיות כל כך חמור שהיא גורמת התקף לב שני, תופעה ראתה בכ -10% מאנשים 7. בעוד נהלים רפואיים התפתחו לטיפולמייד לאחר MI, אין טכניקה פותחה לעצור, איטי, או להפוך את תופעות לוואי השליליות של שיפוץ רקמות. תאי גזע טיפולים בתאים צמחו כדרך אפשרית לטיפול כזה, עם זאת, למרות הפוטנציאל המבטיח שלהם, נובע לא הוכיחו מוצלחים במסגרת הקלינית. תאוריה אחת על החסרונות שלהם היא חוסר היכולת להבטיח את התאים מועילים להישאר באתר של אוטם מספיק זמן כדי לייצר תוצאות חיוביות 5. הוכח כי לא יותר מ 24% מתאים שפשוט הוזרקו לאתר של אוטם שרדו ונשארו ביום שלאחר מסירת אתר 1 הפגום 2. סיכוי אפשרי להתמודדות עם בעיה זו של שימור תא הוא לפתח מערכות הידרוג&#39;ל ביולוגית שלתמצת או תאים או תרופות, אשר יכול להיות מועברות לאתר שניזוק. הידרוג&#39;ל של בחירה בפרוטוקול זה הוא פולי (אתילן גליקול) dimethacrylate עקב השימוש הקודם שלה ביחסי ציבור אנקפסולציה התאocedures, עם זאת, ניתן להשתמש בכל הידרוג&#39;ל מסוגל אנקפסולציה 8. המשלוח של התיקון ישירות לאתר של פציעה מבטיח מגע תא אל רקמה על פני תקופה ארוכה של זמן, להגדיל את משך זמן התאים יכולים לספק גורמים מועילים לשריר הלב הבסיסי. צוואר בקבוק לגישת התיקון הוא הקושי של דבקות התיקון אל פני השטח את הלב. קבוצות רבות להתגבר על זה באמצעות מגוון רחב של טכניקות, הנפוצות ביותר להיות תפר פשוט לקשור את המבנה אל פני השטח את לב 9,10. זה הוכיח את יעילותו במספר מקרים בהם המבנה עשוי מחומר נוקשה, אך נכשל כאשר ניסה במערכת הידרוג&#39;ל, בשל ריכוז מים הגבוה והאופי עדין של מבנה התיקון. כדי להתגבר על זה, יש לנו מנוצל מערכת דבק חיצוני דבק הפיברין המחקה את הכימיה של היווצרות קריש דם. דבק הפיברין נעשה שימוש בניתוחים רפואיים רבים, Including דמעות דורה, fistulas הסימפונות, והשתלה קרנית, המדגיש את ההתאמה הביולוגית של המוצר כחומר איטום פצע 11-13. בנוסף, ליפין נעשה שימוש עבור מגוון רחב של מטרות לב, כוללים טיפול כירורגים של קרעי חדר שמאלי וניתוחים מעקפים של עורקים הכליליים, לעומת זאת, השימוש בו כדבק הדבקה לתיקון לב אינו משמש 14-17 נפוץ. ניסוח פשוט של תוצאות תרומבין ופיברינוגן בדבק ביולוגית שיכול להיות ממוקם ישירות על החלק החיצוני של תיקון לב חיצוני, מתן מערכת הידבקות קיימא כדי להבטיח תיקון לאינטראקציה לב.

<table><tbody><tr><td>Harvard Model 687 Mouse Ventilator</td><td>Harvard Apparatus</td><td>55-0001</td><td></td></tr><tr><td>Inintech Biosciences LLC Dry Glass Bead Sterilizer</td><td>Fisher Scientific</td><td>NC9531961</td><td></td></tr><tr><td>Leica MZ6 surgical microscope</td><td>Leica</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cautery Kit</td><td>Gemini</td><td>GEM 5917</td><td></td></tr><tr><td>Delicate Forceps - 0.4 mm Tips Angled</td><td>Fine Science Tools</td><td>11063-07</td><td></td></tr><tr><td>Agricola Retractor - 3.5 cm Spread</td><td>Fine Science Tools</td><td>17005-04</td><td></td></tr><tr><td>Spring Scissors - 2.5 mm Blades Straight</td><td>Fine Science Tools</td><td>15000-08</td><td></td></tr><tr><td>Castroviejo Needle Holder - w/Lock Tungsten Carbide 14 cm</td><td>Fine Science Tools</td><td>12565-14</td><td></td></tr><tr><td>Iris Scissors - Delicate Straight 10.5 cm</td><td>Fine Science Tools</td><td>14060-10</td><td></td></tr><tr><td>8-0 monofilament suture</td><td>Ethicon</td><td>8730P</td><td></td></tr><tr><td>6-0 Silk suture</td><td>Ethicon</td><td>639G</td><td></td></tr><tr><td>Thrombin</td><td>Sigma</td><td>T7009</td><td></td></tr><tr><td>Fibrinogen</td><td>Sigma</td><td>F3879</td><td></td></tr><tr><td>Vetbond Tissue Adhesive</td><td>3M</td><td>1469SB</td><td></td></tr></tbody></table>

a hydrogel construct and fibrin-based glue approach to deliver therapeutics in a murine myocardial infarction model.

The murine MI model is widely recognized in the field of cardiovascular disease, and has consistently been used as a first step to test the efficacy of treatments in vivo1. The traditional, established protocol has been further fine-tuned to minimize the damage to the animal. Notably, the pectoral muscle layers are teased away rather than simply cut, and the thoracotomy is approached intercostally as opposed to breaking the ribs in a sternotomy, preserving the integrity of the ribcage. With these changes, the overall stress on the animal is decreased. 
Stem cell therapies aimed to alleviate the damage caused by MIs have shown promise over the years for their pro-angiogenic and anti-apoptotic benefits. Current approaches of delivering cells to the heart surface typically involve the injection of the cells either near the damaged site, within a coronary artery, or into the peripheral blood stream2-4. While the cells have proven to home to the damaged myocardium, functionality is limited by their poor engraftment at the site of injury, resulting in diffusion into the blood stream5. This manuscript highlights a procedure that overcomes this obstacle with the use of a cell-encapsulated hydrogel patch. The patch is fabricated prior to the surgical procedure and is placed on the injured myocardium immediately following the occlusion of the left coronary artery. To adhere the patch in place, biocompatible external fibrin glue is placed directly on top of the patch, allowing for it to dry to both the patch and the heart surface. This approach provides a novel adhesion method for the application of a delicate cell-encapsulating therapeutic construct.

במהלך ההליך הכירורגי, קשירה של העורק הכלל השמאלי ניתן לזהות על ידי מסומן לחלוט במורד הזרם של העורק החסום. כמבחן לפני קשירת הקשר, התפר ניתן להדק בקצרה כדי לבדוק אם הוא נמצא במקום המתאים. בנוסף, מאז חסימה של עורק התוצאות בירידה כמעט מיידית ביכולת של אטריום השמאל להכות כראוי, אטריום השמאל יגדיל בתגובה לזרימה חוזרת של דם במערכת. מדידות אקו M-מצב נלקחו מוקדם ככל 2 ימים לאחר אוטם-להראות הפסקת קיר תנועת שמאל, מעידה על שיקום השרירים. חישובים איכותיים עשויים מהנתונים מראים ירידה במקטע פליטה ונפח פעימה בלב בהתקף הלב. בתום הניסוי, כאשר הלבבות נאספים למטרות היסטולוגית, התרחבות ברורה של החדר השמאלי ניתן לראות, יחד עם דילול של החדר השמאליקיר, והתצהיר של קולגן שמציין בתצהיר רקמת צלקת במקום של תפקוד שריר לב (איור 1). ראה גם על ניתוח היסטולוגית הוא נוכחותם של הידרוג&#39;ל לבנות הודות לממשל של הג&#39;ל הפיברין (איור 2). למטרות שלנו, מערכת הדבק חייבת להיות צמיגה מספיק כדי לאפשר שליטת מיקום מדויקת ולמזער נגר עוקבים לאיברים סמוכים, אך גמישה מספיק כדי לא להפריע לתפקוד לב. בדיקות ראשוניות בוצעו כדי לחשב את הצמיגות, זמן gelation, וקשיחות של יחסי פיברינוגן / תרומבין שונים, על מנת לקבוע את השילוב הנכון שיתאים לצרכימים שלנו. הניתוח בvivo בוצע על מנת לבחון את יכולתו של דבק הפיברין לשמור patch- לרקמות הידבקות תוך מתן לתפקוד לב מלא (מידע לא מוצג). יש לציין כי דבק הפיברין לא לפגוע בשריר הלב, כפי שמעיד lACK של שיפוץ רקמות או דילול של חדר באתר (איור 2). שריר הלב יישאר ללא שינוי למרות התוספת של שני תיקון לב ודבק הנלווים לה. בנוסף, בדיקת כדאיות אישרה כי שהממשל של דבק הפיברין אל פני השטח החיצוניים של תיקון הידרוג&#39;ל מתמצת תאים לא השפיע הישרדות תא בתיקון (איור 3). <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/52562/52562fig1.jpg" /> אקו M-מצב תוצאות קשירת עורק מכלילים שמאלית בירידה בתפקוד לב, כפי שנמדדו על ידי אקו של (ב) לב בריא (א), בהתקף לב: איור 1.. לב אוטם שריר להראות חוסר ברור של קיר תנועה שבו רקמת קיימא הוחלפה ברקמת צלקת. זה בקורלציה עם ירידה למדידה במקטע הפליטה של ​​חדר השמאלי (EF), שבץ לבנפח (SV), ותפוקת לב (CO). ניתוח היסטולוגית של בריא (ג) ולב בהתקף לב (ד) מראה התרחבות של החדר השמאלי ודילול של קיר חדר השמאל של שריר הלב בהתקף הלב, שני הסימנים של שיפוץ רקמות ותצהיר רקמת צלקת. תמונות היסטולוגית הן פרוסות חתך לכידת השמאל (קאמרי גדול יותר) וחדרי לב תקין (קאמרי קטן יותר). <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/52562/52562fig2.jpg" /> איור 2:. יישום של הפיברין ארובות מבטיחים תיקון הדבקה ללב התיקון ממוקם על פני השטח של הלב תוך חלל החזה חשוף במהלך ההליך (א). ברגע שהניח, דבק מבוסס הפיברין מתווסף על גבי הלב ולהתייבש. התיקון בבירור ניתן לראות בסעיפים היסטולוגית של רקמת לב שנאספו בפוסט הליך שבוע 1 (ב).ניתוק של התיקון ממשטח הלב בתמונות היסטולוגית הוא תוצר של תהליך האיסוף והחתך. תוצאות עולות בקנה אחד עד 8 שבועות של הידבקות. <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/52562/52562fig3.jpg" /> איור 3: דבק מבוסס הפיברין אינו פוגע רקמות Encapsulated כדאיות תא נמדדו באמצעות ניתוח MTT שבוע 1 לאחר שהממשל של דבק מבוסס הפיברין באמצעות פרוטוקולים תיארו בפירוט בפרסומים קודמים 8.. הכדאיות של תאים בתוך התיקון לא הושפעה על ידי התוספת של הדבק על פני השטח של המבנה.

Watch this Scientific Journal Video about A Hydrogel Construct and Fibrin-based Glue Approach to Deliver Therapeutics in a Murine Myocardial Infarction Model. at JoVE.com

A Hydrogel Construct and Fibrin-based Glue Approach to Deliver Therapeutics in a Murine Myocardial Infarction Model.

This protocol aims to alleviate the limitation of poor cell engraftment for stem cell treatment of myocardial infarctions through the use of a hydrogel system and a fibrin-based glue. With this approach, cell-to-tissue contact post-infarction can be maintained, increasing the therapeutic potential of beneficial agents at the site of injury.

Hydrogel לבנות והפיברין מבוסס גישת דבק כדי לספק Therapeutics באוטם שריר הלב דגם Murine.

The murine MI model is widely recognized in the field of cardiovascular disease, and has consistently been used as a first step to test the efficacy of ...

a-hydrogel-construct-fibrin-based-glue-approach-to-deliver

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Medicine

8.6K Views.  University of Illinois at Urbana-Champaign. This protocol aims to alleviate the limitation of poor cell engraftment for stem cell treatment of myocardial infarctions through the use of a hydrogel system and a fibrin-based glue. With this approach, cell-to-tissue contact post-infarction can be maintained, increasing the therapeutic potential of beneficial agents at the site of injury.

Video: A Hydrogel Construct and Fibrin-based Glue Approach to Deliver Therapeutics in a Murine Myocardial Infarction Model.

Fabrication of Biologically Derived Injectable Materials for Myocardial Tissue Engineering

This protocol provides methods for the preparation of an injectable extracellular matrix (ECM) gel for myocardial tissue engineering applications. Briefly, decellularized tissue is lyophilized, milled, enzymatically digested, and then brought to physiological pH. The lyophilization removes all water content from the tissue, resulting in dry ECM that can be ground into a fine powder with a small mill. After milling, the ECM powder is digested with pepsin to form an injectable matrix. After adjustment to pH 7.4, the liquid matrix material can be injected into the myocardium. Results of previous characterization assays have shown that matrix gels produced from decellularized pericardial and myocardial tissue retain native ECM components, including diverse proteins, peptides and glycosaminoglycans. Given the use of this material for tissue engineering, in vivo characterization is especially useful; here, a method for performing an intramural injection into the left ventricular (LV) free wall is presented as a means of analyzing the host response to the matrix gel in a small animal model. Access to the chest cavity is gained through the diaphragm and the injection is made slightly above the apex in the LV free wall. The biologically derived scaffold can be visualized by biotin-labeling before injection and then staining tissue sections with a horse radish peroxidase-conjugated neutravidin and visualizing via diaminobenzidine (DAB) staining. Analysis of the injection region can also be done with histological and immunohistochemical staining. In this way, the previously examined pericardial and myocardial matrix gels were shown to form fibrous, porous networks and promote vessel formation within the injection region.

Methods for preparing an injectable matrix gel from decellularized tissue and injecting it into rat myocardium in vivo are described.

ייצור של חומרים בזריקות נגזר ביולוגית של הנדסת רקמות שריר הלב

This protocol provides methods for the preparation of an injectable extracellular matrix (ECM) gel for myocardial tissue engineering applications.  ...

Bioengineering

Encapsulation of Cardiomyocytes in a Fibrin Hydrogel for Cardiac Tissue Engineering 

Culturing cells in a three dimensional hydrogel environment is an important technique for developing constructs for tissue engineering as well as studying cellular responses under various culture conditions in vitro. The three dimensional environment more closely mimics what the cells observe in vivo due to the application of mechanical and chemical stimuli in all dimensions 1. Three-dimensional hydrogels can either be made from synthetic polymers such as PEG-DA 2 and PLGA 3 or a number of naturally occurring proteins such as collagen 4, hyaluronic acid 5 or fibrin 6,7. Hydrogels created from fibrin, a naturally occurring blood clotting protein, can polymerize to form a mesh that is part of the body's natural wound healing processes 8. Fibrin is cell-degradable and potentially autologous 9, making it an ideal temporary scaffold for tissue engineering.
Here we describe in detail the isolation of neonatal cardiomyocytes from three day old rat pups and the preparation of the cells for encapsulation in fibrin hydrogel constructs for tissue engineering. Neonatal myocytes are a common cell source used for in vitro studies in cardiac tissue formation and engineering 4. Fibrin gel is created by mixing fibrinogen with the enzyme thrombin. Thrombin cleaves fibrinopeptides FpA and FpB from fibrinogen, revealing binding sites that interact with other monomers 10. These interactions cause the monomers to self-assemble into fibers that form the hydrogel mesh. Because the timing of this enzymatic reaction can be adjusted by altering the ratio of thrombin to fibrinogen, or the ratio of calcium to thrombin, one can injection mold constructs with a number of different geometries 11,12. Further we can generate alignment of the resulting tissue by how we constrain the gel during culture 13.
After culturing the engineered cardiac tissue constructs for two weeks under static conditions, the cardiac cells have begun to remodel the construct and can generate a contraction force under electrical pacing conditions 6. As part of this protocol, we also describe methods for analyzing the tissue engineered myocardium after the culture period including functional analysis of the active force generated by the cardiac muscle construct upon electrical stimulation, as well as methods for determining final cell viability (Live-Dead assay) and immunohistological staining to examine the expression and morphology of typical proteins important for contraction (Myosin Heavy Chain or MHC) and cellular coupling (Connexin 43 or Cx43) between myocytes.

Encapsulation of Cardiomyocytes in a Fibrin Hydrogel for Cardiac Tissue Engineering

We describe the isolation of neonatal cardiomyocytes and the preparation of the cells for encapsulation in fibrin hydrogel constructs for tissue engineering. We describe methods for analyzing the tissue engineered myocardium after the culture period including active force generated upon electrical stimulation and cell viability and immunohistological staining.

Encapsulation של cardiomyocytes ב Hydrogel הפיברין עבור הנדסת רקמות לב

Culturing cells in a three dimensional hydrogel environment is an important technique for developing constructs for tissue engineering as well as studying ...

Cell-based Therapy for Heart Failure in Rat: Double Thoracotomy for Myocardial Infarction and Epicardial Implantation of Cells and Biomatrix

Cardiac cell therapy has gained increasing interest and implantation of biomaterials associated with cells has become a major issue to optimize myocardial cell delivery. Rodent model of myocardial infarction (MI) consisting of Left Anterior Descending Artery (LAD) ligation has commonly been performed via a thoracotomy; a second open-heart surgery via a sternotomy has traditionally been performed for epicardial application of the treatment. Since the description of LAD ligation model, post-surgery mortality rate has dropped from 35-13%, however the second surgery has remained critical. In order to improve post-surgery recovery and reduce pain and infection, minimally invasive surgical procedures are presented.&#160;Two thoracotomies were performed, the initial one for LAD ligation and the second one for treatment epicardial administration. Biografts consisting of cells associated with solid or gel type matrices were applied onto the infarcted area.&#160;LAD ligation resulted in loss of heart function as confirmed by echocardiography performed after 2 and 6 weeks. Goldner trichrome staining performed on heart sections confirmed transmural scar formation. First and second surgeries resulted in less that 10%&#160;post-operative mortality.&#160;

Implantation of a biograft to treat myocardial infarction induced by LAD ligation in a rodent model has conventionally required two open-heart surgeries. In order to reduce mortality and provide optimal conditions for fixation of solid and gelatinous biomatrices associated with cells, minimally invasive procedures have been developed.

טיפול המבוסס על תאים לאי ספיקת לב בחולדה: חדר זוגי פתיחת בית החזה לאוטם שריר הלב וepicardial השרשה של תאים וBiomatrix

Cardiac cell therapy has gained increasing interest and implantation of biomaterials associated with cells has become a major issue to optimize myocardial ...

Processing of Human Cardiac Tissue Toward Extracellular Matrix Self-assembling Hydrogel for In Vitro and In Vivo Applications

Acellular extracellular matrix preparations are useful for studying cell-matrix interactions and facilitate regenerative cell therapy applications. Several commercial extracellular matrix products are available as hydrogels or membranes, but these do not possess tissue-specific biological activity. Because perfusion decellularization is usually not possible with human heart tissue, we developed a 3-step immersion decellularization process. Human myocardial slices procured during surgery are first treated with detergent-free hyperosmolar lysis buffer, followed by incubation with the ionic detergent, sodium dodecyl sulfate, and the process is completed by exploiting the intrinsic DNase activity of fetal bovine serum. This technique results in cell-free sheets of cardiac extracellular matrix with largely preserved fibrous tissue architecture and biopolymer composition, which were shown to provide specific environmental cues to cardiac cell populations and pluripotent stem cells. Cardiac extracellular matrix sheets can then be further processed into a microparticle powder without further chemical modification, or, via short-term pepsin digestion, into a self-assembling cardiac extracellular matrix hydrogel with preserved bioactivity.

Processing of Human Cardiac Tissue Toward Extracellular Matrix Self-assembling Hydrogel for In Vitro and In Vivo Applications

This protocol describes the complete decellularization of human myocardium while preserving its extracellular matrix components. Further processing of the extracellular matrix results in the production of microparticles and a cytoprotective self-assembling hydrogel.

עיבוד של רקמת הלב האנושי כלפי עצמי בהרכבת הידרוג במבחנה ויישומים In Vivo מטריצה חוץ-תאית

Acellular extracellular matrix preparations are useful for studying cell-matrix interactions and facilitate regenerative cell therapy applications. ...

Developmental Biology

An Injectable and Drug-loaded Supramolecular Hydrogel for Local Catheter Injection into the Pig Heart

Regeneration of lost myocardium is an important goal for future therapies because of the increasing occurrence of chronic ischemic heart failure and the limited access to donor hearts. An example of a treatment to recover the function of the heart consists of the local delivery of drugs and bioactives from a hydrogel. In this paper a method is introduced to formulate and inject a drug-loaded hydrogel non-invasively and side-specific into the pig heart using a long, flexible catheter. The use of 3-D electromechanical mapping and injection via a catheter allows side-specific treatment of the myocardium. To provide a hydrogel compatible with this catheter, a supramolecular hydrogel is used because of the convenient switching from a gel to a solution state using environmental triggers. At basic pH this ureido-pyrimidinone modified poly(ethylene glycol) acts as a Newtonian fluid which can be easily injected, but at physiological pH the solution rapidly switches into a gel. These mild switching conditions allow for the incorporation of bioactive drugs and bioactive species, such as growth factors and exosomes as we present here in both in vitro and in vivo experiments. The in vitro experiments give an on forehand indication of the gel stability and drug release, which allows for tuning of the gel and release properties before the subsequent application in vivo. This combination allows for the optimal tuning of the gel to the used bioactive compounds and species, and the injection system.

Supramolecular hydrogelators based on ureido-pyrimidinones allow full control over the macroscopic gel properties and the sol&#8211;gel switching behavior using pH. Here, we present a protocol for formulating and injecting such a supramolecular hydrogelator via a catheter delivery system for local delivery directly in relevant areas in the pig heart.

מולקולריים Hydrogel זריקות וטעוני תרופות להזרקה מקומית צנתר לתוך לב החזיר

Regeneration of lost myocardium is an important goal for future therapies because of the increasing occurrence of chronic ischemic heart failure and the ...

LAD-Ligation: A Murine Model of Myocardial Infarction

Research models of infarction and myocardial ischemia are essential to investigate the acute and chronic pathobiological and pathophysiological processes in myocardial ischemia and to develop and optimize future treatment.
Two different methods of creating myocardial ischemia are performed in laboratory rodents. The first method is to create cryo infarction, a fast but inaccurate technique, where a cryo-pen is applied on the surface of the heart (1-3). Using this method the scientist can not guarantee that the cryo-scar leads to ischemia, also a vast myocardial injury is created that shows pathophysiological side effects that are not related to myocardial infarction. The second method is the permanent ligation of the left anterior descending artery (LAD). Here the LAD is ligated with one single stitch, forming an ischemia that can be seen almost immediately. By closing the LAD, no further blood flow is permitted in that area, while the surrounding myocardial tissue is nearly not affected. This surgical procedure imitates the pathobiological and pathophysiological aspects occurring in infarction-related myocardial ischemia.
The method introduced in this video demonstrates the surgical procedure of a mouse infarction model by ligating the LAD. This model is convenient for pathobiological and pathophysiological as well as immunobiological studies on cardiac infarction. The shown technique provides high accuracy and correlates well with histological sections.

This video demonstrates how to use a fast and reliable model to study pathobiological and pathophysiological processes of myocardial ischemia.

LAD-קשירת: מודל Murine של אוטם שריר הלב

Research models of infarction and myocardial ischemia are essential to investigate the acute and chronic pathobiological and pathophysiological processes ...

Biology

Implantation of Fibrin Gel on Mouse Lung to Study Lung-specific Angiogenesis

Recent significant advances in stem cell research and bioengineering techniques have made great progress in utilizing biomaterials to regenerate and repair damage in simple tissues in the orthopedic and periodontal fields. However, attempts to regenerate the structures and functions of more complex three-dimensional (3D) organs such as lungs have not been very successful because the biological processes of organ regeneration have not been well explored. It is becoming clear that angiogenesis, the formation of new blood vessels, plays key roles in organ regeneration. Newly formed vasculatures not only deliver oxygen, nutrients and various cell components that are required for organ regeneration but also provide instructive signals to the regenerating local tissues. Therefore, to successfully regenerate lungs in an adult, it is necessary to recapitulate the lung-specific microenvironments in which angiogenesis drives regeneration of local lung tissues. Although conventional in vivo angiogenesis assays, such as subcutaneous implantation of extracellular matrix (ECM)-rich hydrogels (e.g., fibrin or collagen gels or Matrigel - ECM protein mixture secreted by Engelbreth-Holm-Swarm mouse sarcoma cells), are extensively utilized to explore the general mechanisms of angiogenesis, lung-specific angiogenesis has not been well characterized because methods for orthotopic implantation of biomaterials in the lung have not been well established. The goal of this protocol is to introduce a unique method to implant fibrin gel on the lung surface of living adult mouse, allowing for the successful recapitulation of host lung-derived angiogenesis inside the gel. This approach enables researchers to explore the mechanisms by which the lung-specific microenvironment controls angiogenesis and alveolar regeneration in both normal and pathological conditions. Since implanted biomaterials release and supply physical and chemical signals to adjacent lung tissues, implantation of these biomaterials on diseased lung can potentially normalize the adjacent diseased tissues, enabling researchers to develop new therapeutic approaches for various types of lung diseases.

Recapitulation of the organ-specific microenvironment, which stimulates local angiogenesis, is indispensable for successful regeneration of damaged tissues. This report demonstrates a novel method to implant fibrin gels on the lung surface of living mouse in order to explore how the lung-specific microenvironment modulates angiogenesis and alveolar regeneration in adult mouse.

השרשה של הפיברין ג&#39;ל על עכבר ריאות לחקר אנגיוגנזה ריאות ספציפית

Recent significant advances in stem cell research and bioengineering techniques have made great progress in utilizing biomaterials to regenerate and ...

3D Whole-heart Myocardial Tissue Analysis

Cardiac regenerative therapies aim to protect and repair the injured heart in patients with ischemic heart disease. By injecting stem cells or other biologicals that enhance angio- or vasculogenesis into the infarct border zone (IBZ), tissue perfusion is improved, and the myocardium can be protected from further damage. For maximum therapeutic effect, it is hypothesized that the regenerative substance is best delivered to the IBZ. This requires accurate injections and has led to the development of new injection techniques. To validate these new techniques, we have designed a validation protocol based on myocardial tissue analysis. This protocol includes whole-heart myocardial tissue processing that enables detailed two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) analysis of the cardiac anatomy and intramyocardial injections. In a pig, myocardial infarction was created by a 90-min occlusion of the left anterior descending coronary artery. Four weeks later, a mixture of a hydrogel with superparamagnetic iron oxide particles (SPIOs) and fluorescent beads was injected in the IBZ using a minimally-invasive endocardial approach. 1 h after the injection procedure, the pig was euthanized, and the heart was excised and embedded in agarose (agar). After the solidification of the agar, magnetic resonance imaging (MRI), slicing of the heart, and fluorescence imaging were performed. After image post-processing, 3D analysis was performed to assess the IBZ targeting accuracy. This protocol provides a structured and reproducible method for the assessment of the targeting accuracy of intramyocardial injections into the IBZ. The protocol can be easily used when the processing of scar tissue and/or validation of the injection accuracy of the whole heart is desired.

This protocol describes a novel method for the 3D comparison of whole-heart myocardial tissue with MRI. This is designed for the accurate assessment of intramyocardial injections in the infarct border zone of a chronic porcine model of myocardial infarction.

כל 3D-לב בדיקת רקמות שריר הלב

Cardiac regenerative therapies aim to protect and repair the injured heart in patients with ischemic heart disease. By injecting stem cells or other ...

Transplantation of a 3D Bioprinted Patch in a Murine Model of Myocardial Infarction

Testing regenerative properties of 3D bioprinted cardiac patches in vivo using murine models of heart failure via permanent left anterior descending (LAD) ligation is a challenging procedure and has a high mortality rate due to its nature. We developed a method to consistently transplant bioprinted patches of cells and hydrogels onto the epicardium of an infarcted mouse heart to test their regenerative properties in a robust and feasible way. First, a deeply anesthetized mouse is carefully intubated and ventilated. Following left lateral thoracotomy (surgical opening of the chest), the exposed LAD is permanently ligated and the bioprinted patch transplanted onto the epicardium. The mouse quickly recovers from the procedure after chest closure. The advantages of this robust and quick approach include a predicted 28-day mortality rate of up to 30% (lower than the 44% reported by other studies using a similar model of permanent LAD ligation in mice). Moreover, the approach described in this protocol is versatile and could be adapted to test bioprinted patches using different cell types or hydrogels where high numbers of animals are needed to optimally power studies. Overall, we present this as an advantageous approach which may change preclinical testing in future studies for the field of cardiac regeneration and tissue engineering.

This protocol aims to transplant a 3D bioprinted patch onto the epicardium of infarcted mice modeling heart failure. It includes details regarding anesthesia, the surgical chest opening, permanent ligation of the left anterior descending (LAD) coronary artery and application of a bioprinted patch onto the infarcted area of the heart.

השתלה של תיקון ביו-מודפס בתלת מיתד במודל מורין של אוטם שריר הלב

Testing regenerative properties of 3D bioprinted cardiac patches in vivo using murine models of heart failure via permanent left anterior descending (LAD) ...

3D Human Myocardial Tissue Generation Using Melt Electrospinning Writing of Polycaprolactone Scaffolds and hiPSC-Derived Cardiac Cells

The development of functional human cardiac tissues holds significant promise for advancing applications in drug screening, disease modeling, and regenerative medicine. This protocol describes the stepwise fabrication of 3D myocardial tissues with advanced mimicry of native cardiac structure by combining melt electrospinning writing (MEW) polycaprolactone (PCL) scaffolds with fibrin hydrogels and human induced pluripotent stem cell (hiPSC)-derived cardiac cells. The process involves embedding a mixture of cardiomyocytes (hiPSC-CMs) and cardiac fibroblasts (hiPSC-CFs) within a fibrin matrix to create mini-tissues, with structural support provided by MEW-generated scaffolds. These fibrillar scaffolds are fabricated at the micro- to nanoscale, allowing for precise control over fiber architecture, which plays a key role in organizing cell distribution and alignment. Meanwhile, the fibrin matrix promotes cell viability and mimics the extracellular environment. Characterization of the generated tissues reveals well-organized sarcomeres within hiPSC-CMs, along with stable contractile activity. The tissues demonstrate consistent spontaneous beating as early as two days post-seeding, with sustained functionality over time. The combination of hiPSC-CFs with hiPSC-CMs enhances the structural integrity of the tissues while supporting long-term cell viability. This approach offers a reproducible, adaptable, and scalable method for creating biomimetic cardiac tissue models, providing a versatile platform for preclinical drug testing, mechanistic studies of cardiac disease, and potential regenerative therapies.

A reproducible method is presented to generate 3D myocardial tissues combining melt electrospinning writing (MEW) polycaprolactone (PCL) scaffolds and fibrin hydrogels with hiPSC-derived cardiomyocytes and fibroblasts. This technique offers precise control over scaffold architecture and can be applied in preclinical drug testing and cardiac disease modeling.

Hydrogel לבנות והפיברין מבוסס גישת דבק כדי לספק Therapeutics באוטם שריר הלב דגם Murine.

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video