Acelulární dermis - Acellular dermis

Acelulární dermis je typ biomateriál odvozené ze zpracování lidských nebo zvířecích tkání za účelem odstranění buněk a zadržení částí extracelulární matrix (ECM). Tyto materiály jsou obvykle bezbuněčné, což je odlišuje od klasických aloštěpy a xenoštěpy, mohou být integrovány nebo zabudovány do těla a byly schváleny FDA pro humánní použití po více než 10 let v široké škále klinických indikací.[1]

Sklizeň a zpracování

Všechny vzorky ECM pocházejí z tkání savců, jako jsou dermis, perikard a submukóza tenkého střeva (SIS).[1] Po explantaci ze zdroje si biomateriál ECM zachovává některé vlastnosti původní tkáně.[1] Tkáně ECM lze sklízet z různých stádií vývojových stádií u druhů savců, jako jsou lidé, prasata, koně a skot.[1] I když jsou podobně složeny z fibrilového kolagenu, mikrostruktura, specifické složení (včetně přítomnosti neloupaného proteinu a glykosaminoglykanů a poměru různých typů kolagenu), fyzikální rozměry a mechanické vlastnosti se mohou lišit.[1] V závislosti na vývojovém stadiu tkáně, během kterého došlo ke sklizni, se mikrostruktura v organismu může lišit. Kromě toho je třeba vzít v úvahu velikost a tvar konečné tkáně a zohlednit potenciál fyzických rozměrů tkáně původu.[1]

Přes tuto „paměť“ tkáně ECM byly vyvinuty metody, aby bylo možné tyto vrozené vlastnosti upravit, uložit nebo odstranit.[1] Proces modifikace se liší v závislosti na materiálu použitém v klinickém prostředí. Některé biomateriály ECM procházejí modifikací, která odstraňuje všechny buňky, ale ponechává zbytek ostatních nazývaných složek ECM decellularizace. Dalším procesem, který lze zavést do biomateriálu, je umělé zesíťování. Ukázalo se, že umělé zesíťování stabilizuje rekonstituovaný kolagen, který může rychle degenerovat in vivo.[1] I když se získá mechanická pevnost, přidaná umělá zesíťování zvyšují šanci na odmítnutí hostitelské buňky kvůli jejímu cizímu původu.[2] Kvůli této komplikaci se již neprovádí úmyslné zesíťování, protože došlo k nedávnému pokroku, který zvyšuje životnost kolagenu bez použití umělé stabilizace. A konečně, aby bylo zajištěno, že biomateriál ECM není infekční bakterie a viry, většina je terminálně sterilizována.[1] To může zahrnovat plynný ethylenoxid (EO), ozařování gama nebo ozařování elektronovým paprskem (e-paprskem) jako sterilizační činidlo.[1] Konečné vlastnosti biomateriálu ECM mohou řídit všechny malé odchylky od původu, doby sklizně a metody zpracování.

Decellularizované biomateriály ECM lze dále zpracovat na jemný prášek a poté lyofilizovat (lyofilizované ). Tento prášek lze poté smíchat kolagenáza za vzniku hydrogelu odvozeného z ECM (samoléčebné hydrogely ). Tyto hydrogely se poté používají v buněčné kultuře k udržení buněk fenotyp a zvyšují buněčnou proliferaci. Buňky kultivované na ECM hydrogelech si udržují svůj fenotyp lépe než buňky kultivované na jiných substrátech, jako je matrigel nebo zadejte 1 kolagen.[3][4] Ačkoli hydrogely dosud nemají přímý klinický význam, ukázaly se jako slibné jako metoda pomoci při regeneraci orgánů.[3][4][5]

Podobně mohou být celé orgány decellularized k vytvoření 3-D lešení ECM.[6] Tato lešení pak mohou být znovu cellularizována ve snaze regenerovat celé orgány k transplantaci. Tato metoda funguje především pro orgány s komplexem vaskulatura, protože umožňuje, aby byl prací prostředek plně propláchnut materiálem.[6]

Interakce hostitel / implantát

Hojení ran na kůži a šlachách je složitý koordinovaný proces v těle, ke kterému dochází pomalu během týdnů nebo dokonce let. Řada produktů na trhu si dnes klade za cíl ovlivnit tento proces pozitivně, i když o jejich úspěchu je k dispozici jen málo údajů. Většina produktů je stále ve vývojových fázích, kde se posuzují (často zánětlivé) interakce mezi hostitelem a implantovanými zařízeními.

Implantované biomateriály ECM spadají do dvou obecných kategorií podle toho, jak interagují s hostitelem. Inkorporační zařízení nakonec umožňují růst buněk a průchod krevních cév přes matrici, zatímco nekorporující biomateriály jsou zapouzdřeny stěnou kondenzovaných makrofágů. V nekorporujících biomateriálech, jako je Permacol, acelulární prasečí dermální implantát pro opravu kýly, je důležité, aby materiál nebyl degradován nebo infiltrován imunitní systém.[1][7] Zapouzdřené biomateriály, které jsou rozpoznány jako cizí, mohou být tělem rozloženy a / nebo odmítnuty a migrovat do vnější části těla. U zabudovaných biomateriálů ECM může dojít k infiltraci imunitním systémem již za sedm dní, což vede k rychlé degradaci hlasitost zařízení. V případě Graftjacket, aloštěpu z lidské dermis, je matice rychle osídlena hostitelskými buňkami jako vaskulatura. Samotné zařízení snížilo objem o více než 60% a je nahrazeno hostitelskými fibroblasty a makrofágy.[1][8]

Aplikace

Biomateriály ECM se používají k podpoře hojení v mnoha tkáních, zejména v kůži a šlachách. Surgimend, kolagenová matrice odvozená z bovinní dermis plodu, může vyvolat hojení šlach (které se nehojí spontánně) v kotníku. Tento zásah může zkrátit dobu hojení téměř o polovinu a umožňuje pacientovi vrátit se k plné aktivitě mnohem dříve.[9] Otevřené rány, jako šlachy, se nehojí spontánně a mohou přetrvávat po dlouhou dobu. Když jsou do vředu přidány biomateriály ECM ve více vrstvách, rána se začne rychle uzavírat a vytváří hostitelskou tkáň. Přestože se předběžné studie zdají slibné, je k dispozici jen málo informací o úspěšnosti a přímém srovnání různých zařízení s biomateriálem ECM v pokusech na lidech.[1]

Alloderm, acelulární dermis pocházející z kůže dárce mrtvoly,[10][11] se používá v rekonstrukčních a zubních ordinacích. v gingivální štěpy, acelulární dermis je alternativou k tkáni vyříznuté z patro úst pacienta.[12] Používá se také pro břišní svaly oprava kýly,[13] a znovu sestavit turbíny při léčbě syndrom prázdného nosu.[14] Experimentálně se používá k rekonstrukci prsní tkáně po rakovina prsu operace.[15][který? ]

Příklady

Reference

  1. ^ A b C d E F G h i j k l m Cornwell, K.G., Landsman, A., James, K.S. Extracelulární matricové biomateriály pro opravu měkkých tkání. Clin Podiatr Med Surg 26 (2009) 507–523 (Původní článek)
  2. ^ Badylak S. "Odpověď hostitele na biomateriály"
  3. ^ A b Wolf MT a kol. „Hydrogel získaný z decellularizované dermální extracelulární matrice“[1]
  4. ^ A b Sawkins MJ a kol. „Hydrogely odvozené od demineralizované a decellularizované kostní extracelulární matrice“[2]
  5. ^ Barker TH „Úloha proteinů ECM a proteinových fragmentů při řízení chování buněk v regenerativní medicíně“[3]
  6. ^ A b Faulk DM a kol. "Role extracelulární matrice v inženýrství celého orgánu" [4]
  7. ^ Faulk DM a kol. „Hydrogelový povlak ECM zmírňuje chronickou zánětlivou reakci na polypropylenovou síť.“[5]
  8. ^ [Graft Jacket [6]
  9. ^ Tei Biosciences
  10. ^ Naomi Freundlich pro New York Times. 16. března 2003 Všichni ze mě
  11. ^ Kerry Howley pro LA Times. 6. března 2007 Velký byznys v částech těla
  12. ^ Hirsch A, Goldstein M, Goultschin J, Boyan BD, Schwartz Z (2005). „Dvouleté sledování pokrytí kořenů pomocí alografů subcelulární acelulární dermální matrice a autotransplantátů subepiteliálních pojivových tkání“. Časopis periodontologie. 76 (8): 1323–8. doi:10.1902 / jop.2005.76.8.1323. PMID  16101365.
  13. ^ Misra, S .; Raj, P. K .; Tarr, S. M .; Treat, R. C. (01.06.2008). "Výsledky použití AlloDermu při opravě břišní kýly". Kýla. 12 (3): 247–250. doi:10.1007 / s10029-007-0319-z. ISSN  1265-4906. PMID  18209948.
  14. ^ Leong, SC (červenec 2015). „Klinická účinnost chirurgických zákroků u syndromu prázdného nosu: systematický přehled“. Laryngoskop. 125 (7): 1557–62. doi:10,1002 / lary.25170. PMID  25647010.
  15. ^ Salzberg, C. Andrew (01.07.2006). "Neexistující okamžitá rekonstrukce prsu pomocí štěpu matice lidské acelulární tkáně (AlloDerm)". Annals of Plastic Surgery. 57 (1): 1–5. doi:10.1097 / 01.sap.0000214873.13102.9f. ISSN  0148-7043. PMID  16799299.
  16. ^ Alloderm, výrobce Záchranná buňka
  17. ^ SurgiMend a PriMatrix, výrobce TEI Biosciences Inc.
  18. ^ FDA 510k, Permacol
  19. ^ Grafton, vyráběný společností Osteotech Inc. FDA 510K, Grafton
  20. ^ FDA 510k, Orthadapt
  21. ^ FDA 510k, Pružný ochranný kryt
  22. ^ Jayakumar, R; Chennazhi, KP; Srinivasan, S; Nair, SV; Furuike, T; Tamura, H (2011). „Chitinová lešení v tkáňovém inženýrství“. Int J Mol Sci. 12 (3): 1876–87. doi:10,3390 / ijms12031876. PMC  3111639. PMID  21673928.
  23. ^ Tkáňové inženýrství: Od buněčné biologie po umělé orgány, str. 163
  24. ^ Ranganathan, Kavitha; Santosa, Katherine B .; Lyons, Daniel A .; Mand, Simanjit; Xin, Minqiang; Kidwell, Kelley; Brown, David L .; Wilkins, Edwin G .; Momoh, Adeyiza O. (01.10.2015). „Použití acelulární dermální matrice při postmastektomické rekonstrukci prsu: Jsou všechny acelulární dermální matice stvořeny stejně?“. Plastická a rekonstrukční chirurgie. 136 (4): 647–653. doi:10.1097 / PRS.0000000000001569. ISSN  1529-4242. PMID  26397242.