Modifikace tkáně nativního lidského perikardu pro peroperační přípravu autologního štěpu

• Název práce v češtině: Modifikace tkáně nativního lidského perikardu pro peroperační přípravu autologního štěpu
• Název v anglickém jazyce: Modification of native human pericardial tissue for peroperative autologous graft preparation
• Klíčová slova: autologní štěp, biomechanické vlastnosti, bioreaktor, decelularizace, lidský perikard, mezibuněčná hmota
• Klíčová slova anglicky: autologous graft, biomechanical properties, bioreactor, decellularization, extracellular matrix, human pericardium
• Akademický rok vypsání: 2021/2022
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Klinika kardiovaskulární chirurgie (13-343)
• Vedoucí / školitel: doc. MUDr. Vilém Rohn, CSc.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 04.10.2021
• Datum zadání: 04.10.2021
• Datum potvrzení stud. oddělením: 18.11.2021

Seznam odborné literatury

1.Weber B, Dijkman PE, Scherman J, Sanders B, Emmert MY, Grünenfelder J, Verbeek R, Bracher M, Black M, Franz T, Kortsmit J, Modregger P, Peter S, Stampanoni M, Robert J, Kehl D, van Doeselaar M, Schweiger M, Brokopp CE, Wälchli T, Falk V, Zilla P, Driessen-Mol A, Baaijens FP, Hoerstrup SP. Off-the-shelf human decellularized tissue-engineered heart valves in a non-human primate model. Biomaterials. 2013 Oct;34(30):7269-80. doi: 10.1016/j.biomaterials.2013.04.059
2.Wong ML, Griffiths LG. Immunogenicity in xenogeneic scaffold generation: antigen removal vs. decellularization. Acta Biomater. 2014 May;10(5):1806-16. doi: 10.1016/j.actbio.2014.01.028
3.Collatusso C, Roderjan JG, de Noronha Let al. Decellularization as a method to reduce calcification in bovine pericardium bioprosthetic valves. Interact Cardiovasc Thorac Surg 2019;29:302–11. doi:10.1093/icvts/ivz041
4.Zhou J, Fritze O, Schleicher M, Wendel HP, Schenke-Layland K, Harasztosi C, Hu S, Stock UA. Impact of heart valve decellularization on 3-D ultrastructure, immunogenicity and thrombogenicity. Biomaterials. 2010 Mar;31(9):2549-54. doi: 10.1016/j.biomaterials.2009.11.088
5.Mendoza-Novelo B, Avila EE, Cauich-Rodriguez JV, et al. Decellularization of pericardial tissue and its impact on tensile viscoelasticity and glycosaminoglycan content. Acta Biomater 2011; 7(3): 1241–1248. doi: 10.1016/j.actbio.2010.11.017
6.Oswal D. Biomechanical characterization of decellularized and cross-linked bovine pericardium. J. Heart Valve Dis. 2007;16(2):165.
7.Straka F, Schornik D, Masin J, Filova E, Mirejovsky T, Burdikova Z, Svindrych Z, Chlup H, Horny L, Daniel M, Machac J, Skibova J, Pirk J & Bacakova L. A human pericardium biopolymeric scaffold for autologous heart valve tissue engineering: cellular and extracellular matrix structure and biomechanical properties in comparison with a normal aortic heart valve. Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition, 29:6, 599-634. doi: 10.1080/09205063.2018.1429732
8.Wollmann L, Suss P, Mendonça J, Luzia C, Schittini A, Rosa GWXD, Costa F, Tuon FF. Characterization of Decellularized Human Pericardium for Tissue Engineering and Regenerative Medicine Applications. Arq Bras Cardiol. 2019 Jun 27;113(1):11-17. doi: 10.5935/abc.20190094
9.Straka F, Schornik D, Masin J, Filova E, Mirejovsky T, Burdikova Z, Svindrych Z, Chlup H, Horny L, Vesely J, Pirk J. A New Approach to Heart Valve Tissue Engineering Based on Modifying Autologous Human Pericardium by 3D Cellular Mechanotransduction. Journal of Biomaterials and Tissue Engineering. 7. 527-543. doi: 10.1166/jbt.2017.1598
10.Gilpin A, Yang Y. Decellularization strategies for regenerative medicine: from processing techniques to applications. Biomed Res Int. 2017;2017:9831534. doi: 10.1155/2017/9831534
11.Porzionato A, Stocco E, Barbon S, Grandi F, Macchi V, De Caro R. Tissue-engineered grafts from human decellularized extracellular matrices: a systematic review and future perspectives. Int J Mol Sci. 2018;19:4117. doi: 10.3390/ijms19124117
12.Crapo PM, Gilbert TW, Badylak SF. An overview of tissue and whole organ decellularization processes. Biomaterials. 2011;32:3233–3243. doi: 10.1016/j.biomaterials.2011.01.057
13.Rieder E, Steinacher-Nigisch A, Weigel G. Human immune-cell response towards diverse xenogeneic and allogeneic decellularized biomaterials. Int. J. Surg. 2016;36:347–351. doi: 10.1016/j.ijsu.2016.06.042

Předběžná náplň práce

Hypotéza
Na základě porovnání efektivity různých decelularizačních činidel a jejich koncentrací bude nalezen nejvhodnější způsob modifikace tkáně lidského perikardu pro jeho peroperační využití jako autologního štěpu.

Cíle práce
1.Vypracování optimálního postupu modifikace lidského perikardu s odstraněním povrchových nežádoucích buněk a zachováním struktury mezibuněčné hmoty, který bude vhodný k použití již během kardiochirurgické operace k plastikám či náhradám srdečních chlopní nebo jako tkáňová záplata.
Tohoto cíle bychom chtěli dosáhnout porovnáním působení různých koncentrací decelularizačních činidel na tkáň lidského perikardu spolu s testováním efektivity různých průtokových a tlakových parametrů v dynamickém perfusním decelularizačním systému (bioreaktoru).
2.Porovnání biomechanických vlastností tkáně nativního a decelularizovaného lidského perikardu pomocí tahových zkoušek.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Hypothesis
On the basis of comparison of the effect of various decellularization substances on native human pericardial tissue the best method of modification will be found to prepare it peroperatively for autologous grafting.

Objectives
1.Working out an optimal method of modification of human pericardium with removal of undesirable cells and preservation of ultrastructure of extracellular matrix, which could then be used during cardiac surgical procedures for repair or replacement of valves or as a tissue patch.
This goal will be achieved through comparison of the effectiveness of various concentrations of decellularization reagents on human pericardial tissue and testing of various flow rates and pressure parameters in dynamic perfusion decellularization system (bioreactor).
2.Comparison of biomechanical properties of native and decellularized human pericardial tissue by means of tensile testing.