Ice-free vitrification and nanowarming of meniscal grafts for transplantation

用于移植的半月板移植物的无冰玻璃化和纳米加温

基本信息

  • 批准号:
    10819333
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30.2万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-09-20 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

ABSTRACT: Limited availability of fresh viable donor meniscal grafts reduces size-matching efficiency for meniscal allograft transplantation, restricting surgical accessibility and patient outcomes. Current preservation methods with retention of meniscal viability are inadequate. Fibrochondrocyte viability of transplanted menisci is accepted as one of the determinants of outcome following allograft transplantation. We have previously developed an ice-free vitrification method of cryopreservation that maintains excellent chondrocyte viability in animal models and human articular cartilage. We present preliminary data here demonstrating that fibrochondrocytes in menisci can also survive vitrification due to the absence of ice formation during cooling and warming of small 1-3mL samples. However, it has not been possible to rewarm larger samples due to ice nucleation during rewarming that results in loss of cell viability. The innovation in this proposal relates to a new rewarming method that does not have the limitations of boundary convection warming that should be effective for samples up to 50mL in volume. This rewarming method utilizes radio frequency induced heating of magnetic iron nanoparticles. We will optimize nanowarming of full thickness meniscal fibrocartilage plugs for maintenance of cell viability, including gene expression, and extracellular matrix integrity. This objective will be developed in two specific aims to optimize nanowarming variables and scaleup from 5mL employing tissue plugs to 30mL with intact menisci. Menisci will be vitrified and stored for 1-4 weeks and then nanowarmed meniscal cell viability, chemistry, and biomaterial properties will be compared with untreated fresh control tissue. The nanowarming conditions that provides the best preservation of cells with minimal if any biomaterial changes will be selected for further investigation in vivo and translation to human menisci in a subsequent, future, Phase II SBIR application.
摘要:新鲜可行的供体半月板移植物的供应有限,降低了尺寸匹配效率 半月板同种异体移植,限制了手术的可及性和患者的预后。当前保存 保留半月板活力的方法是不够的。移植半月板的纤维软骨细胞活力 被认为是同种异体移植后结果的决定因素之一。我们之前有过 开发了一种冷冻保存的无冰玻璃化方法,可在 动物模型和人类关节软骨。我们在此提供初步数据表明 由于在冷却和冷冻过程中没有冰形成,半月板中的纤维软骨细胞也可以在玻璃化冷冻中存活下来。 加热 1-3mL 小样品。然而,由于冰的存在,无法对较大的样品进行重新加热 复温期间成核,导致细胞活力丧失。该提案的创新点涉及一种新的 没有边界对流升温限制的复温方法应该是有效的 适用于体积高达 50mL 的样品。这种复温方法利用磁力的射频感应加热 铁纳米颗粒。我们将优化全厚度半月板纤维软骨塞的纳米加热以进行维护 细胞活力,包括基因表达和细胞外基质完整性。这一目标将在 两个具体目标是优化纳米变暖变量,并从使用组织塞的 5mL 扩大到使用组织塞的 30mL 完整的半月板。半月板将被玻璃化并储存 1-4 周,然后纳米加热半月板细胞活力, 化学和生物材料特性将与未经处理的新鲜对照组织进行比较。纳米变暖 将选择提供最佳细胞保存且生物材料变化最小的条件 在随后的未来 II 期 SBIR 中进一步进行体内研究并转化为人类半月板 应用。

项目成果

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