Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Bioengineering

TAPE: En Bionedbrydelig hæmostatisk Lim Inspireret af et allestedsnærværende Compound i Planter til Kirurgisk Application

Published: June 8, 2016 doi: 10.3791/53930

Summary

Vi beskriver den enkleste protokollen til at forberede bionedbrydeligt medicinsk lim, der har en effektiv hæmostatisk evne. TAPE er et vandublandbart supramolekylære aggregat fremstillet ved blanding af garvesyre, et allestedsnærværende forbindelse findes i planter, og poly (ethylen) glycol, hvilket gav en 2,5 gange større vandafvisende adhæsion sammenlignet med kommerciel fibrinklæber.

Abstract

Denne video beskriver den enkleste protokol for at forberede bionedbrydeligt kirurgisk lim, der har en effektiv hæmostatisk evne og større vandafvisende vedhæftningsstyrke end kommercielle vævklæbemidler. Medicinske klæbestoffer har tiltrukket stor opmærksomhed som potentielle alternative værktøjer til suturer og hæfteklammer på grund af deres bekvemmelighed i brug med minimal invasiv. Selv om der er flere protokoller til udvikling vævklæbemidler herunder dem kommercielt tilgængelige, såsom fibrinlim og cyanoakrylat-baserede materialer, for det meste de kræver en række kemiske synteser af organiske molekyler eller komplicerede protein-rensningsmetoder, i tilfælde af bio-drevne materialer (dvs. fibrinlim). Også udvikling af kirurgiske lim udviser høje klæbeegenskaber under opretholdelse bionedbrydelighed er stadig en udfordring på grund af vanskeligheder med at opnå gode resultater i det våde miljø i kroppen. Vi illustrerer en ny metode til fremstilling af enmedicinsk lim, kendt som TAPE ved den vægtbaserede separation af et vandublandbart supramolekylære aggregat dannet efter en fysisk blanding af en plante-afledt, våd-klæbemiddel molekyle, T Annic A cid (TA), og en velkendt biopolymer, poly (ethylen) glycol (PEG). Med vores tilgang, TAPE viser høj klæbestyrke, hvilket er 2,5 gange mere end kommerciel fibrinklæber i nærvær af vand. Endvidere TAPE er bionedbrydeligt i fysiologiske betingelser og kan anvendes som en potent hæmostatisk lim mod væv blødning. Vi forventer den udbredte brug af TAPE i en række medicinske indstillinger og drug delivery applikationer, såsom polymerer til slimhinden friktion, narkotika depoter og andre.

Introduction

I et sidste årti, er blevet gjort en indsats for at erstatte de nuværende kirurgiske suturer og hæfteklammer til at lukke sår med biologisk nedbrydelige / bioabsorberbare klæbestoffer på grund af deres bekvemmelighed i brug og lave væv invasiv under kirurgiske behandlinger. Kommercielt tilgængelige væv-klæbemidler er klassificeret i fire typer: (1) cyanoakrylat derivater 1, (2) fibrinlime dannet ved enzymatisk omdannelse fra fibrinogen til fibrin polymerer med thrombin 2,3, (3) protein-baserede materialer, såsom kemisk eller fysisk tværbundet albumin og / eller gelatine 4,5, og (4) syntetisk polymer-baserede dem 6. Selv om de har været brugt i mange kliniske anvendelser, alle klæbestoffer har deres egne iboende ulemper og ulemper, der kan være hindringer for deres udbredte brug. Cyanoacrylat-baserede lime viser høj klæbestyrke til væv, men deres toksiske biprodukter såsom cyanoacetat og formaldehyd dannet under nedbrydningen, ofte forårsager tegnificant grader af inflammatoriske reaktioner 7. Fibrinlime og albumin eller gelatine-baserede materialer har sikkerhedsmæssige spørgsmål vedrørende overførsel af smitsomme komponenter, såsom vira fra animalske kilder: humant blodplasma til fibrinlime og dyr, herunder kvæg, kylling, svin og fisk til gelatine-baserede lime 8. Selv om et par syntetisk polymer-baserede klæbestoffer er blevet godkendt af Federal Drug Administration (FDA), de fleste klæbestoffer lavet af syntetiske polymerer fortsat har problemer med at minimere produktion procestrin og opnå biokompatibilitet 9. Vigtigst er det, lider alle lim fra dårlig mekanisk og vedhæftning styrke til vådt væv 10. For nylig har biomimetiske vævklæbemidler inspireret af marine muslinger 11-13, gekkoer 14, gekko med musling 15 og endoparasitiske orme 16 blevet fremstår som lovende alternativer til de nuværende medicinske lim på grund af deres justerbar mekanisk ogklæbende egenskaber med biokompatibilitet. Men den dag i dag, er der stadig spørgsmål, der skal behandles, før de bliver kommercielle produkter 17.

Her rapporterer vi en helt ny type medicinsk lim kaldet tape, der fremstilles ved den intermolekylære hydrogenbindinger mellem en plante-afledt klæbemiddel molekyle, Garvesyre (TA), og en bio-inert polymer poly (ethylenglycol) (PEG), som navnet antyder. TA er et repræsentativt hydrolyserbart tannin allestedsnærværende fundet under sekundær metabolisme af planter. Det har tiltrukket sig megen opmærksomhed på grund af dets anti-oxidant, anti-mutagene og anti-kræftfremkaldende egenskaber og har vist sig at deltage i supramolekylære interaktioner med mange polymerer, såsom poly (N -isopropylacrylamide) (PNIPAM) og poly (N - vinylpyrrolidon) (PVPON), at danne lag-på-lag (LbL) film 18-20 og lægemiddel-frigørende mikrokapsler 21-23. I denne undersøgelse opdager vi, at TA kan fungere som en effektivvandfast klæbemiddel funktionel del til dannelse af en medicinsk selvklæbende, TAPE. Ved simpel blanding med TA, en ikke-fouling polymer PEG bliver en supramolekylær lim med 2,5 gange forøget adhæsionsstyrke sammenlignet med kommerciel fibrinlim, og denne adhæsion blev opretholdt i hele op til 20 cykler af binding og frigørelse, selv i nærværelse af vand . Dens hæmostatiske evne blev testet på en lever blødning model in vivo og viste god hæmostatisk evne til at standse blødninger i løbet af få sekunder. TAPE har sin betydelige betydning i et beslægtet område som det første anlæg-afledte lim, der kan afsløre ny indsigt i at løse ulemperne ved aktuelle problemer med bio-inspirerede tilgange. Vi forventer også den udbredte brug af TAPE i en række medicinske og farmaceutiske applikationer såsom mucokutant lim, narkotika-frigivende patches, sår pleje forbindinger og andre på grund af sin enkle forberedelse metode, skalerbarhed, justerbar bionedbrydning sats, samt meget våd-resistente ADHESion egenskaber.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle dyr pleje og eksperimenter udføres i overensstemmelse med den etiske protokol tilvejebragt af KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology) IRB (Institutional Review Board).

1. TAPE Formation

  1. Til fremstilling af en TA-opløsning, placere en 4 ml-sized glasbeholder på en magnetomrører, og der tilsættes 1 ml destilleret vand med en omrører. Tilsæt 1 g garvesyre til hætteglasset, og opløse den i vand ved forsigtig omrøring ved 200 rpm i mere end 1 time. Når TA er fuldstændig opløst, blandingen bliver gennemsigtig med en brun farve.
  2. Der fremstilles en PEG-opløsning ved tilsætning af 1 g PEG pulver (4-buer, 10 kDa, og lineær, 4,6 kDa) til 1 ml destilleret vand efterfulgt af blanding dem ved hvirvelbehandling i nogle sekunder for at gøre en hvid opslæmning. Opbevar denne opslæmning i inkubatoren ved 60 ° C i 10 min. indtil den hvide man bliver helt klar.
    BEMÆRK: Smeltepunktet for PEG med 10 kDa molekylvægt er omkring 55- 60 ° C, og 4 kDa ene er på 53 - 58 ° C. Smeltet PEG bliver vandblandbar, således at en høj koncentration af PEG i vand op til 1 g / ml kan opnås som en klar opløsning. Når en klar PEG opløsning dannes ved en høj temperatur, opløsningen er stadig stabile ved stuetemperatur efter afkøling.
  3. Tilføj 329 pi af PEG (4-buer, 10 kDa) opløsning fremstillet i trin 1,2 til 671 pi af TA-opløsning fremstillet i trin 1.1 (I tilfælde af en lineær PEG med 4,6 kDa, tilsættes 311 pi af en PEG-opløsning til 689 pi af en TA-opløsning) i en mikro-centrifuge rør. Forsigtigt blander de to viskose og honning-lignende løsninger med en smal spatel at blande dem homogent.
    ADVARSEL: Begge løsninger er ganske tyktflydende, så den videnskabsmand skal langsomt, men tilstrækkeligt trække op og overføre løsninger med en mikropipette.
  4. Spin blandingen forberedt i trin 1.3 ved 12.300 xg i 3 min i en centrifuge udstyret med en fast vinkel rotor.
  5. omhyggeligt remove så meget af supernatanten som muligt under anvendelse af en mikropipette, og indsamle det produkt, der har slået sig ned: Dette er den fuldt dannet tape. Efter TAPE dannelse, skal den opbevares i køleskab (4 - 8 ° C) i op til flere uger. BEMÆRK: TAPE kan steriliseres med gammastråling eller elektronstråle behandling før anvendelse i kirurgiske anvendelser.

2. Måling af adhæsionsstyrke af TAPE

  1. Forbered to stykker svinehud væv med en diameter på 6 mm ved skæring med en biopsitang efter fjernelse alle fedt på hudvævet.
    BEMÆRK: svinehud væv blev opnået fra sunde svin flanke hud og blev købt fra en lokal kødmarked ligger i Daejeon i Sydkorea.
  2. Påfør kommerciel cyanoacrylat lim til den ydre side af hvert væv, og fastgør vævet til den metalliske stang.
    BEMÆRK: Den metalliske stang anvendes som en ekstra håndtag så væv enre ikke direkte grebet af maskinen. Det kan derfor erstattes med andre materialer efter konfigurationen af ​​trækstyrke maskine.
  3. Påfør en dråbe TAPE (en dråbe TAPE er cirka 3. - 6. mg) til den ene side af vævet. Derefter sprede TAPE ensartet anvendelse af et andet væv mellem de to væv på deres indre sider, så de er bundet som vist i figur 2A.
  4. Derefter manuelt vedhæfte og tag de to sider af væv flere gange for at homogent blande og maksimere grænsefladen mellem hver væv og TAPE.
  5. Med UTM, omhyggeligt greb på hver side af stangen. Klæbestyrken vil blive bestemt af den nødvendige kraft til at frigøre to væv fastgjort med tape. Først påføres en kraft på 20 N i 1 min. Dernæst med maskinen, træk hver stang i en modsat retning med en hastighed på 1 mm / min. indtil vævet er fuldstændigt fritliggende.
    BEMÆRK: Data vil blive givet som en kraft-afstand (FD) kurve detekteres af bevægelsenaf hver stang.
  6. Beregn adhæsionsstyrken af TAPE ved at dividere den maksimale kraft (kN) vist på FD kurven opnået i trin 2.5 af prøven overfladeareal, det vil sige, 3,14 x (0,003 m) 2.
  7. Til overvågning af klæbestyrken i nærvær af vand, tilsættes 20 pi vand på fritliggende område mellem to væv, og vedhæfte dem straks. Med maskinen, udføre løsrivelse testen igen.

3. In Vitro Nedbrydning Test

  1. Skær en hætte (d = 8 mm) af mikro-centrifugerør, og vejes hætten at definere det som W c.
  2. Fyld cap med 150 mg TAPE, og vejer alle sammen igen for at indstille det som et samlede oprindelige vægt W 0.
    ADVARSEL: Undgå at overbelaste TAPE i hætten. Højden af ​​TAPE skal være lavere end toppen af ​​hætten, som det kan være en fysisk barriere for en strøm af PBS-buffer, der genereres af omrøringen under inkubationen i trin 3.4.
  3. 2), og der tilsættes 50 ml PBS-buffer (1x, pH 7,4) til cellekultur kolben så TAPE i hætten er helt nedsænket i PBS-buffer, som vist i figur 3A (n = 5).
  4. Inkubér cellekulturen kolbe fremstillet i trin 3.3 i en orbital rysteinkubator ved 37 ° C, svarende til fysiologiske betingelser, under forsigtig omrøring (50 omdrejninger i minuttet).
    ADVARSEL: Hold omrøring tilstand ved 50 rpm. Højere omdrejningstal kan forårsage et kollaps af TAPE.
  5. Ved hvert tidspunkt, tage hætten med tape fra cellekulturen kolben, og derefter tørre dem ved at blæse nitrogengas. Afvejes hætten indeholder resterende TAPE. Indstille vægten på hvert tidspunkt til W t. Udskift den friske PBS igen, og ryst den igen efter måling W t på hvert tidspunkt.
  6. Beregne den relative tilbageværende vægt (%) følgende ligning.
    Relative tilbageværende vægt (%) = (W t c) / (W 0 - W c) x 100%

4. hæmostatisk evne TAPE

BEMÆRK: bør udføres Alle forsøg dyr i overensstemmelse med de retningslinjer og etisk protokol, som den koreanske ministerium for sundhed og velfærd.

  1. At evaluere in vivo hæmostatisk evne, gennemgå hemorrhaging muselever model som beskrevet i ref 24.
  2. Bedøver femten mus (normal ICR mus, 6 uger, 30-35 g, mandlige) med en intraperitoneal injektion af tiletamin-zolazepam (33,333 mg / kg) og xylazin (7,773 mg / kg) (n = 5 pr gruppe). For at bekræfte korrekt bedøvelse, klemme dyrets pote forsigtigt og observere bevægelser såsom tilbagetrækning af poten, osv Ingen bevægelse indikerer, at dyret er tilstrækkeligt bedøvet at gøre kirurgi.
  3. For at forhindre tørhed i dyrets øjne, gælder dyrlæge salve øjnene tilstrækkeligt, mens under enesthesia. Expose leveren via en midtlinie abdominal incision, og prik leveren med en 18 G nål til at fremkalde blødning.
  4. Fjern den strømmende blod med steril gaze, og sætte 100 pi TAPE eller fibrinklæber (positiv kontrol) umiddelbart på blødningssted.
    BEMÆRK: Ingen yderligere suturering er nødvendigt efter påføring TAPE på grund af sin meget blod-resistente klæbende egenskaber på sår væv. For den negative kontrol, ingen behandling sker ved stedet for blødning.
  5. I hvert tilfælde løber filtrerpapir med kendt masse under leveren til opsamling af blod fra skadestedet. Erstat papiret med en frisk hver 30 sekunder ved 4 gange (dvs.., 2 min).
  6. Måle massen af ​​absorberet blod på hvert filter papir opsamles hvert 30. sek. Efter dyreforsøg, ofre musene gennem CO 2 kvælning eutanasi.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

TAPE er en supramolekylær aggregat, afregner ned efter centrifugering af blandingen af to vandige opløsninger indeholdende TA (1 g / ml i destilleret vand) og PEG (1 g / ml i destilleret vand) med 2: 1 volumenforhold (figur 1A). Blandingsforholdet er den vigtigste faktor i at opnå høj friktion styrke; når TAPE er dannet af en 2: 1 blandingsforhold, 20 enheder af hydroxylgruppen (-OH) i 25 enheder TA interagerer med hver ethergruppe (-O-) i PEG, hvilket resulterer i den højeste intermolekylære hydrogen-binding-dannelse med maksimal adhæsionsegenskaber. De resterende fem enheder af -OH synes at blive forbrugt af den intramolekylære hydrogenbinding med tilstødende carbonylgrupper (C = O) i TA (figur 1B). Når enten en af komponenterne var ud over den 2: 1 volumenforhold blev adhæsionsstyrke navnlig faldt 25. Hydrogenbinding vil også være det kritiske molekylære niveau interaktion med væv. Styringinter- og intra-molekylær hydrogenbinding mellem TA og PEG for samhørighed og mellem TA og væv til vedhæftningen kunne være en plausibel mekanisme af TAPE som en effektiv kirurgisk lim.

Til måling af vedhæftning styrke, blev TAPE først påført mellem hver epidermal side af to svin skind med en diameter på 6 mm. Efterfølgende blev det grebet på en trækmaskine via stænger fastgjort uden for hver svinehud, som vist i figur 2A. Den nødvendige at frigøre to porcine skins kraft blev målt ved maskinen i fravær (figur 2B) og tilstedeværelse af vand (figur 2C) efter hver 5 cyklusser af gentagen fastgørelse og frigørelse, op til 20 cykler. Klæbestyrken i tør tilstand var ca. 200 kPa ved den første måling, og endda forøges til ca. 250 kPa efter 20 cyklusser. I nærvær af vand tilsat til hver cyklus, adhæsion var ca. 90 kPa, som derefterfaldt til 50 kPa efter 20 cyklusser. Klæbestyrken i våd tilstand var lavere end i tør tilstand, men det var stadig sammenlignelige med den kommercielle klæbemiddel, fibrinlim, som var omkring 70 kPa målt ved en indstilling identisk med vores, i fravær af vand 25.

Nedbrydelighed TAPE blev undersøgt ved gravimetrisk analyse in vitro (figur 3). Tapen blev nedsænket i 1 x PBS (pH 7,4) ved 37 ° C under forsigtig omrøring, hvorefter massen resterende hver gang blev målt op til 21 dage. Billeder af den resterende TAPE hver gang er også vist i figur 3B. TAPE fremstillet ved blanding TA og PEG med en 1: 1-forhold var fuldstændigt nedbrudt efter 13 dage, og 42% af tape fremstillet af to komponenter med en 2: 1-forhold blev nedbrudt efter 21 dage (figur 3C). Nedbrydningshastigheden er omvendt korrelation med klæbestyrken, fordi hurtigere nedbrydning skyldes hovedsageliglavere intermolekylær interaktion, og denne betingelse skaber lavere adhæsionsstyrke i tilfælde af TAPE, som tidligere nævnt. Så resultatet var som forventet; TAPE blandet af en 2: 1-forhold viste langsommere nedbrydning end med en 1: 1-forhold, fordi alle reaktive -OH i TA og alle -O- i PEG dannede det højeste antal af intermolekylære hydrogenbindinger. Ved en 1: 1-forhold, kan den overskydende mængde af -O- i PEG svække sammenhængskraften, resulterer i hurtigere nedbrydning.

Endelig blev den hæmostatiske evne TAPE undersøgt in vivo. Tapen blev først anvendt på museleveren umiddelbart efter skade fra en 18 G nål, som vist i figur 4A. Mængden af blødning under en indledende 30 sek efter behandlingen blev opsamlet ved adsorption blod på et filtrerpapir, og sammenligne den negative (ingen behandling) og positiv kontrol (fibrinlim) (figur 4B og 4C). Det samlede beløb for blødning var også calculated ved opsamling af mængden af ​​blødning hvert 30. sek. indtil den stoppede. Som vist i figur 4D, blev blødning signifikant undertrykt af den hæmostatiske evne TAPE (Det samlede blødning beløb var kun 15,4% af det ubehandlede tilfælde) snarere end et kommercielt produkt, fibrinklæber (Det samlede blødning beløb var 60,7% af den ubehandlede tilfælde ).

figur 1
Figur 1: Dannelse af TAPE (A) Serial trin for at gøre TAPE. (Skala bar: 0,5 cm). (B) En kemisk reaktion af TAPE dannelse via intra- og inter-molekylære hydrogenbinding. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 2
Figur 2:. Adhæsion styrke TAPE på svinehud (A) en ordning for måling indstilling. (B - C) ændringer Vedhæftning styrke under gentagen fastgørelse og detachement på svinehud (B) i fravær og (C) i tilstedeværelse af vand. Fejlsøjler repræsenterer middel ± standardafvigelse (SD) af 3 gentagne målinger (* p <0,05, ** p <0,01, *** p <0,001 og **** p <0,0001, med én-vejs ANOVA-test). (Re-print med tilladelse fra ref. 25) Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 3
Figur 3: Nedbrydning Sats for TAPE i fysiologiske forhold (A) Et billede af indstillingen måling.. (B) Repræsentant photos af de resterende TAPE ved hvert nedbrydning test. (C) De resterende% masse ændringer efter en tidsperiode inkubere i en 1x PBS-buffer (pH 7,4) ved 37 ° C blev overvåget op til 21 dage (TA: PEG = 2: 1 og 1: 1) (n = 5 , fejllinjer ± SD). klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 4
Figur 4:. Hæmostatisk evne TAPE in vivo (A) Et billede, der angiver anvendelse af tape på overfladen af en lever beskadiget af en 18 G nål. (B) Repræsentative billeder der viser mængden af blødning en indledende 30 sek. efter behandlingen af ​​TAPE, samt den negative (ingen hæmostatisk middel) og positiv kontrol (fibrinlim). Hver kvantitativ mængde Bleeding blev vist i (C). (D) Den samlede mængde blødning, indsamlet hver 30 sek, indtil det stoppede. Fejlsøjler repræsenterer middel ± standardafvigelse (SD) af 5 gentagne målinger (* p <0,05, ** p <0,01, *** p <0,001 og **** p <0,0001, med ensrettet eller to-vejs ANOVA-test). (Re-print med tilladelse fra ref. 25) Klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Vi udviklede en helt ny klasse af hæmostatisk klæbemiddel navngivet TAPE inspireret af vandafvisende molekylære interaktion af en plante-afledt polyphenolisk forbindelse, TA. TA er et repræsentativt hydrolyserbart tannin, der har betydeligt tiltrukket sig opmærksomhed på grund af dets anti-oxidant, anti-bakteriel, anti-mutagene, og anti-kræftfremkaldende egenskaber.

Processen med at gøre TAPE er meget enkel, skalerbar og miljøvenlig, som det er blot et-trins blanding af to vandige opløsninger efterfulgt af centrifugering uden yderligere kemiske synteseprocedurer.

Tokomponent blanding protokollen er den mest typiske og enkleste metode til dannelse væv klæbemidler, der anvendes i konventionelle produkter, såsom fibrinlim. Det er dannet ved blanding af fibrinogen og thrombin lige før påføring til vævene 3. Imidlertid er flertrins kemisk syntese nødvendige for at forberede dele af et klæbemiddel i tilfældet of cyanoacrylat lim og syntetiske polymer klæbestoffer. Desuden er meget giftige kemikalier undertiden involveret som en komponent til en kemisk tværbinde den anden komponent består af polymere forstadier i protein-baserede materialer, hærdet ved glutaraldehyd og lim indeholdende formalin og resorcinol.

Materialer helbredes ved glutaraldehyd viste høj in vivo inflammatorisk respons på lunge- og levervæv i dyreforsøg ved hjælp af kaniner, selv om det er blevet godkendt af FDA til aorta væv. Materialer lim indeholdende formalin og resorcinol også lider toksicitet betænkeligheder som følge af formalin reagerer med omgivende væv 26.

Centrifugen trin er den eneste ulempe ved TAPE udvikler sig som en in situ-dannende, injicerbar klæbemiddel i kroppen, men båndets plenteous fordele lover sin åbne, udbredt anvendelse. Et kritisk trin af TAPE dannelse er, at blandingen af ​​to komponenter kanvære lidt tricky på grund af deres høje viskositet, men generelt kan man konsekvent gøre enorme mængder af TAPE i et laboratorium uden batch-til-batch variationer.

Klæbestyrken af TAPE var 2,5 gange højere end for almindeligt anvendt kommercielt klæbemiddel, fibrinlim, og masse blødning blev succesfuldt undertrykt af blod-resistent fastgørelse af tape på sårstedet i vores muselever-blødning model in vivo. Nedbrydningshastigheden og mekaniske egenskaber af TAPE kan yderligere afstemmelige ved hjælp forgrenede / flerarmet PEG samt en med ende-funktionelle grupper såsom amin, carboxylat, og epoxid. Den maksimale vedhæftning styrke i vores data blev optimeret ved forholdet mellem en slags PEG (4-arme, 10 kDa og 2-arme, 6,4 kDa) til TA, men det skal også være påvirket af end-funktionelle grupper, antal arme og molekylvægten af ​​PEG.

Vi forventer, at TAPE kan også have udbredt anvendelse som et lægemiddeldepot og klæbe patch til sårheling formål, ikke blot som et hæmostatisk middel på grund af dets evne til at indkapsle kemikalier via den velkendte affinitet TA til en række makromolekyler, herunder bovint serumalbumin 27, DNA 28, poly (N -isopropylacrylamide) ( PNIPAM) 29, og metal-ioner 30.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Tannic acid Sigma-aldrich 403040
Poly(ethylene oxide), 4-arm, hydroxy terminated Aldrich 565709 Averge Mn ~ 10,000
Poly(ethylene glycol) Aldrich 373001 Average Mn 4,600
Biopsy punch Miltex 33-36 Diameter = 6 mm
Aron Alpha Toagosei Co., Ltd. Instant glue
Universal testing machine (UTM) Instron 5583
Microcentrifuge tubes SPL life science 60015 1.5 ml
Petri dish SPL life science 10090 90 x 15 mm
Sodium phosphate monobasic Sigma S5011 1x PBS ingredient
Sodium phosphate dibasic Sigma S5136 1x PBS ingredient
Sodium chloride Duchefa biochemie S0520.5000 1x PBS ingredient
Incubating shaker Lab companion SIF6000R
ICR mice Orient bio Normal ICR mouse 6 weeks, 30 - 35 g, male
Tiletamine-zolazepam (Zoletil 50) Virbac
Zylazine (Rompun) Bayer
PrecisionGlideTM needle (18 G) BD 302032 18 G
Filter paper Whatman 1001 125 Diameter = 125 mm
Parafilm Bemis Flexible Pakaging PM996

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Leggat, P. A., Smith, D. R., Kedjarune, U. Surgical applications of cyanoacrylate adhesives: a review of toxicity. ANZ J Surg. 77 (4), 209-213 (2007).
  2. MacGillivray, T. E. Fibrin Sealants and Glues. J Cardiac Surg. 18 (6), 480-485 (2003).
  3. Radosevich, M., Goubran, H. A., Burnouf, T. Fibrin sealant: scientific rationale, production methods, properties and current clinical use. Vox. Sang. 72 (3), 133-143 (1997).
  4. Schultz, D. G. FDA approval: BioGlue Surgical Adhesive P010003. FDA. , Available from: http://www.accessdata.fda.gov/cdrh_docs/pdf/P010003a.pdf (2001).
  5. Nomori, H., Horio, H., Suemasu, K. The efficacy and side effects of gelatin-resorcinol formaldehyde-glutaraldehyde (GRFG) glue for preventing and sealing pulmonary. Surg. Today. 30 (3), 244-248 (2000).
  6. Duarte, A. P., Coelho, J. F., Bordado, J. C., Cidade, M. T., Gil, M. H. Surgical adhesives: Systematic review of the main types and development forecast. Prog. Polym. Sci. 37 (8), 1031-1050 (2012).
  7. Bhatia, S. K. Traumatic injuries. Biomaterials for clinical applications. , Springer. New York. 1st Ed 213-258 (2010).
  8. Bouten, P. J. M., et al. The chemistry of tissue adhesive materials. Prog.Polym. Sci. 39 (7), 1375-1405 (2014).
  9. Annabi, N., Tamayol, A., Shin, S. R., Ghaemmaghami, A. M., Peppas, N. A., Khademhosseini, A. Surgical materials: Current challenges and nano-enabled solutions. Nano Today. 9 (5), 574-589 (2014).
  10. Strausberg, R. L., Link, R. P. Protein-based medical adhesives. Trends.Biotechnol. 8 (2), 53-57 (1990).
  11. Bilic, G., et al. Injectable candidate sealants for fetal membrane repair: bonding and toxicity in vitro. Am J Obstet Gynecol. 202 (1), 1-9 (2010).
  12. Mehdizadeh, M., Weng, H., Gyawali, D., Tang, L., Yang, J. Injectable citrate-based mussel-inspired tissue bioadhesives with high wet strength for sutureless wound closure. Biomaterials. 33 (32), 7972-7980 (2012).
  13. Ryu, J. H., Lee, Y., Kong, W. H., Kim, T. G., Park, T. G., Lee, H. Catechol-functionalized chitosan/pluronic hydrogels for tissue adhesives and hemostatic materials. Biomacromolecules. 12 (7), 2653-2660 (2011).
  14. Mahdavi, A., et al. A biodegradable and biocompatible gecko-inspired tissue adhesive. Proc Natl Acad Sci USA. 105 (7), 2307-2310 (2008).
  15. Lee, H., Lee, B. P., Messersmith, P. B. A reversible wet/dry adhesive inspired by mussels and geckos. Nature. 488, 338-341 (2007).
  16. Yang, S. Y., et al. A bio-inspired swellable microneedle adhesive for mechanical interlocking with tissue. Nature Commun. 4, 1702-1710 (2013).
  17. Spotnitz, W. D., Burks, S. Hemostats, sealants, and adhesives: components of the surgical toolbox. Transfusion (Paris). 48 (7), 1502-1516 (2008).
  18. Erel, I., Schlaad, H., Demirel, A. L. Effect of structural isomerism and polymer end group on the pH-stability of hydrogen-bonded multilayers. J Colloid Interface Sci. 361 (2), 477-482 (2011).
  19. Shutava, T. G., Prouty, M. D., Agabekov, V. E., Lvov, Y. M. Antioxidant Properties of Layer-by-Layer films on the Basis of Tannic Acid. Chem Lett. 35 (10), 1144-1145 (2006).
  20. Schmidt, D. J., Hammond, P. T. Electrochemically erasable hydrogen-bonded thin films. Chem Commun. 46 (39), 7358-7360 (2010).
  21. Shutava, T., Prouty, M., Kommireddy, D., Lvov, Y. pH Responsive Decomposable Layer-by-Layer Nanofilms and Capsules on the Basis of Tannic Acid. Macromolecules. 38 (7), 2850-2858 (2005).
  22. Erel, I., Zhu, Z., Zhuk, A., Sukhishvili, S. A. Hydrogen-bonded layer-by-layer films of block copolymer micelles with pH-responsive cores. J Colloid Interface Sci. 355 (1), 61-69 (2011).
  23. Kim, B. -S., Lee, H. -I., Min, Y., Poon, Z., Hammond, P. T. Hydrogen-bonded multilayer of pH-responsive polymeric micelles with tannic acid for surface drug delivery. Chem Commun. 45 (28), 4194-4196 (2009).
  24. Murakami, Y., Yokoyama, M., Nishida, H., Tomizawa, Y., Kurosawa, H. A simple hemostasis model for the quantitative evaluation of hydrogel-based local hemostatic biomaterials on tissue surface. Colloids Surf B Biointerfaces. 65 (2), 186-189 (2008).
  25. Kim, K., et al. TAPE: A Medical Adhesive Inspired by a Ubiquitous Compound in Plants. Adv Funct Mater. 25 (16), 2402-2410 (2015).
  26. Suzuki, S., Ikada, Y. Adhesion of cells and tissues to bioabsorbable polymeric materials: scaffolds, surgical tissue adhesives and anti-adhesive materials. J Adhes. Sci. Technol. 24 (13), 2059-2077 (2010).
  27. Lomova, M. V., et al. Multilayer Capsules of Bovine Serum Albumin and Tannic Acid for Controlled Release by Enzymatic Degradation. ACS Appl Mater Interfaces. 7 (22), 11732-11740 (2015).
  28. Shin, M., Ryu, J. H., Park, J. P., Kim, K., Yang, J. W., Lee, H. DNA/Tannic Acid Hybrid Gel Exhibiting Biodegradability, Extensibility, Tissue Adhesiveness, and Hemostatic Ability. Adv Funct Mater. 25 (8), 1270-1278 (2015).
  29. Kozlovskaya, V., Kharlampieva, E., Drachuk, I., Chenga, D., Tsukruk, V. V. Responsive microcapsule reactors based on hydrogen-bonded tannic acid layer-by-layer assemblies. Soft Matter. 6 (15), 3596-3608 (2010).
  30. Oh, D. X., et al. A rapid, efficient, and facile solution for dental hypersensitivity: The tannin-iron complex. Sci Rep. 5, 10884 (2015).

Tags

Bioengineering Kirurgisk lim polyfenoler tanniner dybler hæmostase Bionedbrydelige
TAPE: En Bionedbrydelig hæmostatisk Lim Inspireret af et allestedsnærværende Compound i Planter til Kirurgisk Application
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Kim, K., Lee, H., Hong, S. TAPE: AMore

Kim, K., Lee, H., Hong, S. TAPE: A Biodegradable Hemostatic Glue Inspired by a Ubiquitous Compound in Plants for Surgical Application. J. Vis. Exp. (112), e53930, doi:10.3791/53930 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter