TAPE: A Biodégradable hémostatique Glue Inspiré par un composé ubiquitaire dans les plantes pour l'application chirurgicale

L'objectif général de ce protocole est de développer une colle hémostatique biodégradable pour une utilisation chirurgicale, inspirée d'un composé omniprésent dans les plantes. Cette méthode peut nous aider à comprendre le mécanisme d'adhésion résistant à l'eau des biomatériaux, tels que les adhésifs tissulaires et les scellants en application biomédicale. Le principal avantage de cette technique réside dans la simplicité extrême, la possibilité de mise à l'échelle et l'aspect écologique du processus de fabrication du TAPE.

Préparez d'abord une solution d'acide tannique dans un flacon en verre de quatre millilitres placé sur un agitateur magnétique. Ajoutez un millilitre d'eau distillée et un gramme d'acide tannique en agitant à 200 tr/min. Après une heure, l'acide tannique sera complètement dissous dans une solution brune.

Ensuite, ajoutez un millilitre d'eau distillée à un gramme de poudre de PEG et mélangez au vortex pour former une suspension blanche. Incubez la suspension à 60 degrés pendant 10 minutes. Elle doit devenir parfaitement limpide.

Ensuite, ramenez-le à température ambiante. Puis, dans un tube de microcentrifugeuse, mélangez 329 microlitres de solution de PEG avec 671 microlitres de la solution d'acide tanique. Prélevez l'aliquot lentement, car les deux solutions sont assez visqueuses.

Mélangez délicatement les solutions pour obtenir un mélange de consistance similaire au miel à l’aide d’une spatule fine. Faites centrifuger le mélange à 12 300 gs pendant trois minutes dans un rotor à angle fixe. Ensuite, aspirez soigneusement autant que possible le surnageant à l’aide d’une pipette, en laissant le TAPE entièrement formé.

Conserver le ruban adhésif à quatre à huit degrés Celsius pendant plusieurs semaines. Pour mesurer la résistance adhésive du ruban adhésif, préparer un tissu témoin à partir d’un punch de peau porcine obtenu par biopsie. Retirer tout le tissu adipeux, puis préparer deux tissus témoins de six millimètres de diamètre.

Appliquer une colle cyanoacrylée commerciale sur la face externe de chaque tissu et fixer des tiges ou un objet similaire permettant la saisie par la machine d'essai. Ensuite, appliquer une goutte de TAPE sur un côté du tissu et l'étaler uniformément entre les faces internes des deux tissus afin de les assembler. Puis, assembler et désassembler les tissus plusieurs fois pour obtenir un mélange homogène qui recouvre complètement l'interface.

Ensuite, fixez les tiges à l'appareil de test. Commencez par appliquer une force de 20 Newtons pendant une minute. Ensuite, écartez les tiges à une vitesse d'un millimètre par minute jusqu'à ce que les tissus soient complètement détachés.

Les données sont présentées sous la forme d'une courbe force-distance. Pour tester la résistance à l'adhésion en présence d'eau, ajouter 20 microlitres d'eau sur la zone détachée entre les deux tissus et fixer immédiatement les surfaces humides avec le TAPE. Répéter le test comme précédemment, sans autres modifications.

Tout d'abord, découpez un capuchon de huit millimètres de diamètre sur un tube de microcentrifugeuse et pesez-le. Ensuite, remplissez le capuchon avec 150 milligrammes de TAPE et mesurez le poids total. Ne remplissez pas le capuchon au-delà du rebord, qui servira de barrière.

Ajoutez 50 millilitres de tampon PBS dans un flacon de culture cellulaire de 75 centimètres carrés. Placez le bouchon chargé dans le flacon et immergez-le. Incubez le flacon à 37 degrés Celsius sur un agitateur orbital réglé à 50 tr/min, sans dépasser cette vitesse.

Au moment souhaité, retirez le bouchon et séchez-le avec du gaz azote. Ensuite, pesez le bouchon. Puis, remplacez le PBS dans le flacon et poursuivez l'incubation avec un agitation douce jusqu'au prochain point temporel.

À partir des mesures, calculez le poids résiduel relatif. Commencez par une souris mâle de six semaines complètement anesthésiée, testée par une pincée de l'orteil. Veillez à appliquer un onguent vétérinaire sur les yeux avant de commencer la chirurgie.

Exposez maintenant le foie par une incision abdominale médiane, puis placez sous le foie un papier filtre de masse connue afin de l'immobiliser. Ensuite, piquez le foie avec une aiguille de calibre 18 pour provoquer un saignement. Tout en absorbant le sang avec une compresse stérile, appliquez immédiatement 100 microlitres de TAPE sur le site de l'incision.

Pour les témoins positifs, utiliser du cyanoacrylate ou une colle similaire et ne rien faire pour les témoins négatifs. Aucune suture supplémentaire n'est nécessaire. Après avoir appliqué l'adhésif, prélever le sang provenant du site lésionnel sur le papier.

Remplacer le papier toutes les 30 secondes pendant deux minutes. Mesurer la masse du sang absorbé sur les quatre papiers filtres. L'animal doit être euthanasié.

Plusieurs rapports entre l'acide tannique (TA) et le PEG ont été testés, et la combinaison idéale pour fabriquer le TAPE était un rapport volumétrique de deux pour un. Ce TAPE a été appliqué entre deux peaux de porc d'un diamètre de six millimètres, puis testé sur une machine de traction comme décrit. La force nécessaire pour détacher les deux peaux de porc a été initialement mesurée à 200 kilopascals et a augmenté jusqu'à 250 kilopascals au cours de cycles répétés.

Lorsque les échantillons de peau étaient humidifiés après chaque cycle d'attachement/détachement, la résistance à la traction de l'adhérence chutait initialement à 90 kilopascals et diminuait jusqu'à 50 kilopascals après 20 cycles. La durabilité du ruban a été testée en petits volumes dilués dans du PBS sous agitation dans des conditions lumineuses physiologiques. La masse a été conservée pendant 21 jours en utilisant la formulation au ratio deux pour un.

Une formulation de TAPE en rapport un pour un n'a duré que 13 jours dans ces conditions. Ensuite, un test hémostatique réalisé in vivo a été effectué. Le foie scellé avec le TAPE a été comparé à la colle de fibrine commerciale.

Le foie scellé avec le TAPE saignait nettement moins que le foie scellé avec de la colle de fibrine. Une fois maîtrisée, la préparation du TAPE peut être effectuée en cinq minutes si elle est réalisée correctement. Lors de la réalisation de cette procédure, il est important de veiller à maintenir le rapport optimisé entre l'acide tannique et le PEG, car cela peut affecter considérablement la force d'adhésion du TAPE.

Après son développement, cette technique a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine de la biométrie pour explorer des approches inspirées de la nature afin de résoudre les problèmes actuels liés à la conception de matériaux adhésifs résistants à l'eau. Bien que cette méthode puisse fournir des informations sur les matériaux hémostatiques, elle peut également être appliquée à d'autres systèmes, tels que les scellants tissulaires pour la cicatrisation des plaies ou les pansements implantables pour la délivrance de médicaments.