Tri-strato Electrospinning di Mimic nativa Architettura arteriosa utilizzando Policaprolactone, elastina e collagene: uno studio preliminare

L'obiettivo generale del seguente esperimento è osservare come le variazioni nelle proprietà dei materiali di diversi strati possano influenzare le proprietà meccaniche complessive del trapianto. Questo viene ottenuto preparando soluzioni polimeriche naturali e sintetiche per fornire parametri ottimali di elettrofilatura. Come secondo passaggio, le soluzioni devono essere combinate in rapporti specifici, che produrranno la variazione desiderata nelle proprietà del materiale.

Successivamente, si fanno elettrofilare le soluzioni su un mandrino cilindrico al fine di creare una struttura multistrato con proprietà meccaniche variabili. Si ottengono risultati che mostrano variazioni nelle proprietà meccaniche in base alla compliance, alla resistenza alla rottura, al trattenimento del filo, al test di trazione uniassiale e all'analisi matematica. Ciao, mi chiamo Michael McClure.

Oggi parlerò con voi di tri-strato a elettrospugna VA degli innesti. Uno dei principali vantaggi della nostra tecnica rispetto ad altre tecniche, come gli innesti vascolari singolari, è la nostra capacità di regolare con precisione le proprietà del materiale all'interno di strati individuali, influenzando così le proprietà complessive del materiale ME. Prima dell'elettrofilatura, estrarre il collagene dal corio bovino di sei mesi utilizzando un processo a base di acido acetico. Questo collagene estratto viene quindi purificato attraverso una serie successiva di dissoluzioni, precipitazioni e dialisi. Raccogliere almeno 500 milligrammi di collagene liofilizzato per la procedura di elettrofilatura.

Successivamente, utilizzando un vial di scintillazione da 20 millilitri, preparare una soluzione di policaprolattone a 100 milligrammi per millilitro misurando 150 milligrammi di pellet di monomero e sciogliendoli in 50 millilitri di 1,1,1,3,3,3-esaflluoro-2-propanolo. Utilizzando lo stesso procedimento, preparare sette millilitri di elastina a 200 milligrammi per millilitro e sette milligrammi per millilitro di collagene. Quindi utilizzare cinque vials di scintillazione e combinare in ciascun vial un volume totale di cinque millilitri di soluzioni di PCL, elastina e collagene nei seguenti rapporti volumetrici: 98:2:0 PCL:elastina:collagene, rappresentante l'intima arteriosa; 45:45:10, 55:35:10 e 65:25:10 PCL:elastina:collagene, rappresentanti la media arteriosa; e 70:0:30 PCL:elastina:collagene per l'avventizia arteriosa.

Ora, utilizzando un ago da tre millilitri, calibro 18, con punta smussata, caricare tre millilitri di soluzione su una pompa per siringa. Per le proprietà individuali di ogni soluzione di PCL Elastina collagene, impostare la velocità di erogazione a quattro millilitri all'ora per un volume totale di tre millilitri.

Queste soluzioni verranno elettrofilate su un mandrino rettangolare per progettare innesti multistrato con soluzioni polimeriche di PCL, elastina e collagene. La velocità di elettrofilatura varierà a seconda della transizione e del livello di elettrofilatura: le soluzioni polimeriche per l'intima verranno processate a quattro millilitri all'ora con un volume di 0,5 millilitri, seguite da una transizione che combina le siringhe intimali e mediali usando 0,2 millilitri e una velocità di elettrofilatura di due millilitri all'ora ciascuna. Successivamente, si spegnerà la siringa intimale ed si elettrofilerà lo strato mediale per 0,6 millilitri a quattro millilitri all'ora.

Successivamente, effettuare un passaggio tra le siringhe del mezzo e dell'aventis con 0,2 millilitri di soluzione polimerica a una velocità di due millilitri all'ora ciascuna. Infine, spegnere la siringa del mezzo e continuare l'elettrofilatura dell'aventis per 0,4 millilitri a quattro millilitri all'ora. Dopo l'elettrofilatura, utilizzare 50 millimolari di EDC su ogni campione e lasciare 18 ore per il reticolaggio prima di ulteriori analisi.

Per testare i materiali elettrofilati per i parametri di trazione uniassiale, idratare prima la lamina elettrofilata in 15 millilitri di PBS 1x per 24 ore in una piastra di Petri. Successivamente, utilizzando uno stampo a forma di osso con una lunghezza utile di 7,5 millimetri e una larghezza di 2,5 millimetri nel punto più stretto, prelevare sei campioni dalla matrice elettrofilata. Questa forma garantirà la rottura del materiale nel punto più stretto.

Successivamente, utilizzando un sistema di prova MTS Bionics 200, testare i campioni di BUN degli elettrodi con una cella di carico da 100 N e una velocità di estensione di 10 millimetri al minuto. Utilizzare il software del banco prova per calcolare la tensione massima, il modulo e la deformazione a rottura per ciascun prodotto materiale individuale. Per testare la tenuta del punto di sutura nei graft multistrato, raccogliere sei diversi campioni tubolari di elettrospongia con diametro di due millimetri e lunghezza di tre millimetri, e immergere i campioni in una piastra di Petri contenente PBS 1x per 24 ore in un incubatore a 37 gradi Celsius.

Quindi utilizzare una cella di carico da 50 N e una velocità di estensione di 150 millimetri al minuto. Per testare la tenuta del punto con il sistema bionico MTX 200, posizionare un PD commerciale cinque zero. Due violetti monofilamento.

Cucire a due millimetri dall'estremità del campione utilizzando un paio di calibri per misurare ed estendere fino a quando il filo non si stacca dal trapianto; registrare il carico massimo in grammi-forza utilizzando TestWorks, versione quattro. Per testare la resistenza alla rottura su trapianti elettrofilati, raccogliere altri sei diversi campioni tubolari elettrofilati di due millimetri di diametro e da due a tre centimetri di lunghezza, quindi idratarli in PBS per 24 ore a 37 gradi Celsius. Dopo l'idratazione, posizionare il tubo su un capezzolo di 1,5 millimetri di diametro collegato al dispositivo e fissarlo con un punto di sutura in seta numero due zero, annodando un nodo chirurgico intorno al trapianto e all'estremità del capezzolo. Successivamente, introdurre aria nel sistema di rottura e aumentare la pressione a un ritmo di cinque millimetri di mercurio al secondo fino a quando i tubi non scoppiano.

Raccogliere i dati sulla resistenza alla rottura come pressione in millimetri di mercurio al momento della rottura dei tubi. Infine, valutare la compliance dinamica ottenendo sei innesti tubolari di due millimetri di diametro prelevati da sei innesti elettrofilati diversi, tagliati alla lunghezza di tre centimetri. Idratare i campioni in PBS per 24 ore.

A 37 gradi Celsius. Applicare gli innesti su un capezzolo appositamente realizzato con diametro di 1,5 millimetri, fissandoli con un punto di sutura in seta numero due zero mediante un nodo chirurgo. Posizionare gli innesti su un bioreattore per ingegneria tissutale intelligente mediante stimolazione meccanica sviluppato da Tissue Growth Technologies.

Riempire il biorreattore con 500 millilitri di PBS a 37 gradi Celsius. Impostare il biorreattore in modo da applicare un cambiamento ciclico di pressione di un hertz all'interno del trapianto e testare tre diversi livelli di pressione di 90 su 50, 120 su 80 e 150 su 110 millimetri di mercurio per le pressioni sistoliche e diastoliche. Quando i protocolli di elettrofilatura vengono eseguiti correttamente, il prodotto finale dovrebbe essere un tubo morbido e senza cuciture come mostrato qui, senza segni iniziali di deaminazione tra gli strati.

Viene mostrato qui un tubo delaminato a scopo comparativo. Questa immagine fornisce informazioni sui valori del test di trazione assiale UNI relativi allo sforzo tangenziale massimo e alla deformazione a rott combusto per i singoli strati intimo, medio e avventizio contenenti specifiche miscele di PCL, elastina e collagene. Le tendenze indicano un aumento dello sforzo massimo e del modulo tangenziale con l'aumento del contenuto di PCL, mentre la deformazione a rottura diminuisce. I risultati del mantenimento del punto di sutura sono mostrati qui, con l'E-P-T-F-E che presenta il valore più elevato di mantenimento del punto di sutura e la composizione 65 a 25 a 10 più vicina allo standard della vena safena, indicato come linea tratteggiata. L'arteria femorale di maiale non vitale e l'E-P-T-F-E sono stati testati a scopo comparativo.

La pressione di rottura, mostrata in questo grafico, indica che i materiali 55 a 35 a 10 e 65 a 25 a 10 presentano la pressione di rottura più elevata. Questo valore è simile ai 1.600 millimetri di mercurio richiesti dall’American National Standards Institute per tutte le protesi vascolari destinate all’uso commerciale. Infine, i test di complianza effettuati mediante radar interno a tre diverse pressioni arteriose medie indicano come un aumento del contenuto di PCL nello strato mediale possa causare una graduale riduzione della complianza per tutti e tre i tipi di pressioni fisiologiche. La parte più critica di questo studio è il processo legislativo.

Quando si utilizza un rapporto di ingresso-uscita tre a uno, può verificarsi una perdita di carica nel beccuccio. In tal caso, il rigonfiamento è associato a un polimero che viene attualmente filato elettricamente e può diminuire anch'esso. Ciò può causare fibre bagnate saldate e delaminazione tra gli strati.

Pertanto, un potenziale elettrico costante è essenziale durante la filatura elettrica di un innesto vascolare triassiale.