硬膜代替としての新規細胞性水泳膀胱の作製と特性評価

Preparation and characterization of a novel acellular swim bladder as dura mater substitute.

• Qing Li
• Fenghua Zhang
• Hongmei Wang
• Tao Pan

抄録

目的:

本論文では、水泳用ブラダーを用いた新規硬膜代替材料の開発を目指した。

OBJECTIVES: This paper aimed to develop a novel dura mater substitute made from swim bladders.

方法:

スイムブラダーを多様な方法で脱細胞した。物理構造、残留DNA量、機械的性質、溶血率などを試験した。また、インビトロでのマウス胚性線維芽細胞（MEFs）の培養とin vivo硬膜修復手術を行い、無細胞水泳膀胱（ASB）の生体適合性を評価した。

METHODS: The swim bladders were decellularized by diverse methods. The physical structure, residual DNA amount, mechanical properties and hemolysis rate were tested. The in vitro mouse embryonic fibroblast cells (MEFs) co-culture and in vivo dural repair surgery were performed to evaluate the biocompatibility of acellular swim bladder (ASBs).

結果:

各種ASBの特性を評価した結果、凍結融解法とDNase-I法により調製した材料が硬膜代替材料として最も適した特性を示した。また、脱細胞後には、緩みのある繊維層構造と三次元多孔質構造が形成されていた。残留DNA含量は低く（9.2±2.0ng/mg），機械的性質は臨床的要求を満たすものであった（最大引張強度は34.77±4.28N，最大縫合引裂強度は7.15±1.84N）．溶血率は2.8±0.15%までであった。MEFs共培養試験では、ASBは細胞の接着、遊走、増殖をサポートすることができた。硬膜修復実験では、ASBが脳脊髄液の漏出を防止できることが示され、徐々に自家結合組織に代替されていった。この新規硬膜代替材料は、癒着や重度の炎症を起こすことなく、硬膜の修復・再生を改善することができました。

RESULTS: The characteristics of different ASBs were evaluated, and the materials prepared via 'freezing-thawing and DNase-I' method showed the most appropriate features as dura mater substitute. The loosen fiber layer structure and three-dimensional porous structure were formed after decellularization. The residual DNA content was low (9.2 ± 2.0 ng/mg) and the mechanical properties could meet the clinical requirement (the maximum tensile strength was 34.77 ± 4.28 N and the maximum stitch tear strength was 7.15 ± 1.84 N). The hemolysis rate was up to 2.8 ± 0.15%. In the MEFs co-culture test, ASBs could support the adhesion, migration and proliferation of cells. The dural repair experiment demonstrated ASBs could prevent the leak of cerebrospinal fluid, and the materials were gradually replaced by autologous connective tissue. The novel dura mater substitute improved dura repair and regeneration without causing adhesion or severe inflammation.

DISCUSSION:

凍結融解法およびDNase-I法で調製したASBは、臨床応用の硬膜代替品として理想的な物理的・生物学的特性を有していました。

DISCUSSION: The ASBs prepared via 'freezing-thawing and DNase-I' method had the ideal physical and biological properties as a dura mater substitute for clinical application.