Unsere Mission ist es, multiinstitutionelle und multidisziplinäre Kooperationen zu nutzen, um neuartige und wirksamere Technologien für Tissue Engineering und regenerative Medizin für unerfüllte Patientenbedürfnisse zu entwickeln. Unser Hauptaugenmerk liegt derzeit auf dem Bewegungsapparat, insbesondere auf der Entwicklung von Technologien zur Behandlung von volumetrischen Muskelschwundverletzungen bei Zivilisten und verwundeten Kriegern. In Tiermodellen wurde eine Vielzahl von Ansätzen erprobt, die von der Anwendung von Biomaterialien und Biomaterialsystemen mit und ohne Zellen bis hin zur Implantation von Tissue Engineering Skelettmuskeln reichen.
Keiner dieser Ansätze hat jedoch bisher zu einer vollständigen Wiederherstellung der Muskelform und -funktion geführt. Entwicklung von kostengünstigeren und biologisch relevanten Tiermodellen mit hohem Durchsatz, die das gesamte Spektrum von Verletzungen durch volumetrischen Muskelverlust abdecken, einschließlich standardisierter Metriken für den Vergleich von multiskaligen, biomechanischen und molekularen Mechanismen, die funktionelle Defizite vorantreiben und eine verbesserte Gewebereparatur und -regeneration vermitteln. Ein Großteil der Forschung zu Verletzungen und Behandlungen von volumetrischem Muskelabbau konzentriert sich auf die Gliedmaßen- und Rumpfmuskulatur.
Diese Muskeln unterscheiden sich entwicklungsbedingt von den Muskeln der Schädel-Gesichts-Region und können daher unterschiedlich auf Verletzungen und Reparaturen reagieren. Es ist zwingend erforderlich, dass wir in dieser Region Modelle entwickeln, was wir hier tun. Die hier gezeigten robusten und konsistenten Methoden ermöglichen die longitudinale Beurteilung der Kieferfunktion bei verletzten und gesunden Ratten.
Die Forscher können zu verschiedenen Zeitpunkten im Verlauf der Studie verfolgen, wie Tiere auf Verletzungen und Behandlungen reagieren. Dies wird einen weiteren Einblick in die Mechanismen geben, die an der Muskelregeneration nach schweren Verletzungen beteiligt sind. Wiegen Sie zunächst die anästhesierte Ratte und legen Sie sie in der seitlichen Position auf der linken Seite auf ein Operationsbrett.
Nachdem Sie die rechte Gesichtshälfte rasiert und den Operationsbereich sterilisiert haben, machen Sie einen etwa zwei Zentimeter langen Schnitt entlang der bukkalen Region der Ratte. Verwenden Sie eine stumpfe Dissektion, um die Haut und die Faszien zu trennen. Machen Sie einen ähnlichen Schnitt entlang der Faszie und präparieren Sie ihn vorsichtig vom darunter liegenden Kaumuskel weg.
Nachdem Sie den bukkalen und marginalen Nervus lokalisiert haben, verwenden Sie einen sterilen chirurgischen Marker und ein Lineal, um den zu entfernenden Bereich zu markieren. Entfernen Sie mit Hilfe einer Mikroschere vorsichtig das Gewebe, bis die endgültige Verletzung eine Tiefe von etwa vier Millimetern mit 150 Milligramm herausgeschnittenem Gewebe erreicht. Verschließen Sie die Faszie mit resorbierbarem 6-O und die Haut mit nicht resorbierbaren 5-0 unterbrochenen Nähten.
Öffnen Sie zunächst die Dynamic Muscle Control-Software, suchen Sie im Setup-Menü nach InstantStim und ändern Sie die Parameter auf die gewünschten Werte. Erstellen Sie im Menü "Setup" einen Ordner zum Speichern der Daten, und wählen Sie ihn aus. Suchen Sie dann am unteren Rand des Bildschirms nach AutoSave Base und ändern Sie es in einen Titel, der für das zu testende Tier spezifisch ist.
Wählen Sie oben auf dem Bildschirm die Option "Sequenzer" aus. Wählen Sie dann im geöffneten Fenster unten auf dem Bildschirm die Option Sequenz öffnen aus. Wählen Sie nun im Datei-Explorer die vorgefertigte Sequenz aus.
Klicken Sie auf Ladesequenz und anschließend auf Fenster schließen. Um die Anzeige der Echtzeit-Datenerfassung zu aktivieren, wählen Sie Datei- und Live-Datenmonitor aus. Stellen Sie dann im Fenster "Live-Datenmonitor" die Zeitskala, den Y-Wert Minimum und den Y-Wert Maximum ein. Position der verletzten, anästhesierten Ratte mit volumetrischem Muskelverlust in Rückenlage und mit der Nase sicher im Nasenkonus.
Legen Sie eine Sicherungsschlaufe über die obere Hälfte des Kiefers der Ratte, um ihre Nase sicher auf der Plattform zu halten. Sichern Sie dann die obere Hälfte der Ratte, indem Sie einen Gurt über ihre Arme und Brust legen und befestigen. Stellen Sie die Position des Bisshebels mit den drei Drehknöpfen in der Nähe der Plattform des Rigs ein, um die X-, Y- und Z-Ebenen zu steuern.
Bringen Sie mit Hilfe des oberen Knopfes den Beißhebel mit den anderen beiden Knöpfen nach unten in Richtung der Ratte, stellen Sie das Ende des Hebels knapp über dem Kinn der Ratte ein. Haken Sie die Aufhängeschlaufe mit einer Pinzette um die unteren Zähne der Ratte ein, um den Kopf zu sichern und zu verhindern, dass er sich bewegt. Stellen Sie die Höhe des Hebels ein, um die Spannung auf den Kiefer zu erhöhen.
Palpieren Sie den Kiefer ab und lokalisieren Sie die hintere Ecke des Unterkiefers. Positionieren Sie die Elektroden subkutan um beide Seiten der Ecke in einem Abstand von etwa zwei bis drei Millimetern. Klicken Sie im Live Data Monitor-Fenster auf die Schaltfläche Instant Stim, um es zu aktivieren.
Passen Sie dann die Elektrodenplatzierung und die Position des Hebelarms mit den Knöpfen nach Bedarf an. Beginnen Sie mit dem Drehen des Range-Reglers, um die Stromstärke zu modulieren. Drehen Sie dann den Einstellknopf, um den Prozentsatz des Strombereichs zu modulieren, der zur Stimulation des Kiefers verwendet wird.
Nachdem Sie die Zuckungsreaktion optimiert haben, vergewissern Sie sich, dass die Elektroden noch fest an Ort und Stelle sind, und stoppen Sie den Instant Stim. Klicken Sie dann im Live Data Monitor-Fenster auf die Schaltfläche Start Sequence und überwachen Sie die Stimulationsfrequenzgänge. Verletzte Ratten produzierten vier, acht und 12 Wochen nach dem volumetrischen Muskelverlust im Vergleich zum Ausgangswert eine signifikant niedrigere durchschnittliche Maximalkraft.
Die Kontrollkohorte behielt über alle Zeitpunkte hinweg eine konstante maximale Kraft bei. Es wurden keine signifikanten Unterschiede im Körpergewicht der Tiere zwischen der Kontrollgruppe und der Gruppe ohne Reparatur im Laufe der Zeit beobachtet.
