TAPE: Biodegradabile Una Hemostatic Glue Ispirato da un composto Ubiquitous nelle piante per applicazioni chirurgiche

L'obiettivo generale di questo protocollo è sviluppare una colla emostatica biodegradabile per applicazioni chirurgiche, ispirata a un composto ubiquitario nelle piante. Questo metodo può aiutarci a comprendere il meccanismo di adesione resistente all'acqua dei biomateriali, come adesivi tissutali e sigillanti in applicazioni biomediche. Il principale vantaggio di questa tecnica è che il processo di produzione del TAPE è estremamente semplice, scalabile e rispettoso dell'ambiente.

Preparare innanzitutto una soluzione di acido tannico in un vial di vetro da quattro millilitri su un agitatore magnetico. Aggiungere un millilitro di acqua distillata e un grammo di acido tannico, agitando a 200 giri al minuto. Dopo un'ora, l'acido tannico sarà completamente disciolto in una soluzione marrone.

Successivamente, aggiungere un millilitro di acqua distillata a un grammo di polvere di PEG e agitare con vortex fino a ottenere una sospensione bianca. Mantenere la sospensione a 60 gradi per 10 minuti. Deve diventare completamente limpida.

Quindi, riportarlo alla temperatura ambiente. Successivamente, in una provetta da microcentrifuga, mescolare 329 microlitri di soluzione di PEG con 671 microlitri di soluzione di acido tannico. Prelevare l'aliquota lentamente poiché entrambe le soluzioni sono piuttosto viscose.

Mescolare delicatamente le soluzioni fino a ottenere una miscela simile al miele, utilizzando una spatola stretta. Centrifugare la miscela a 12.300 ×g per tre minuti in un rotore ad angolo fisso. Successivamente, rimuovere con attenzione il maggior quantitativo possibile di sopranatante mediante pipetta, lasciando il TAPE completamente formato.

Conservare il NASTRO da quattro a otto gradi Celsius per diverse settimane. Per misurare la resistenza adesiva del NASTRO, preparare un tessuto di prova da un punch di pelle suina ottenuto mediante biopsia. Rimuovere tutto il tessuto adiposo e quindi preparare due tessuti di prova di sei millimetri di diametro.

Applicare una colla commerciale a base di cianoacrilato sul lato esterno di ciascun tessuto e fissare le aste o un oggetto simile da afferrare con la macchina di prova. Successivamente, applicare una goccia di TAPE su un lato del tessuto e distribuirla uniformemente tra i lati interni dei due tessuti in modo da unirli. Quindi, attaccare e staccare i tessuti più volte per ottenere una miscela omogenea che copra completamente l'interfaccia.

Successivamente, fissare le aste all'apparecchio di prova. Iniziare applicando una forza di 20 Newton per un minuto. Successivamente, allontanare le aste a una velocità di un millimetro al minuto fino a quando i tessuti non si saranno staccati completamente.

I dati sono riportati come una curva forza-distanza. Per testare la resistenza dell'adesione in presenza di acqua, aggiungere 20 microlitri di acqua sulla zona staccata tra i due tessuti e attaccare immediatamente le superfici bagnate con il NASTRO. Ripetere il test come in precedenza senza ulteriori modifiche.

Per prima cosa, tagliare un tappo di otto millimetri di diametro da una provetta microcentrifuga e pesarlo. Successivamente, riempire il tappo con 150 milligrammi di TAPE e misurare il peso totale. Non riempire il tappo oltre il bordo, che sarà necessario come barriera.

Aggiungere 50 millilitri di tampone PBS al flacone per coltura cellulare da 75 centimetri quadrati. Inserire il tappo caricato nel flacone ed immergere il tappo. Incubare il flacone a 37 gradi Celsius su un agitatore orbitale impostato a 50 giri al minuto, ma non superiore.

Nel momento desiderato, rimuovere il tappo ed asciugarlo con gas azoto. Successivamente, pesare il tappo. Poi, sostituire il PBS nel matraccio e proseguire l'incubazione con agitazione delicata fino al prossimo punto temporale.

Dalle misurazioni, calcolare il peso residuo relativo. Iniziare con un topo maschio di sei settimane completamente anestetizzato, testato con una pinzatura delle dita dei piedi. Assicurarsi di applicare un unguento veterinario sugli occhi prima di iniziare l'intervento chirurgico.

Ora, esporre il fegato mediante un'incisione addominale mediana e posizionare sotto il fegato un filtro di massa nota per immobilizzarlo. Successivamente, pungere il fegato con un ago da 18 gauge per indurre un'emorragia. Mentre si assorbe il sangue con garza sterile, applicare immediatamente 100 microlitri di TAPE sul sito dell'incisione.

Per i controlli positivi, utilizzare cianoacrilato o una colla simile e non fare nulla per i controlli negativi. Non è necessaria ulteriore sutura. Dopo aver applicato l'adesivo, raccogliere il sangue dal sito di lesione sulla carta.

Sostituire la carta ogni 30 secondi per due minuti. Misurare la massa del sangue assorbito sulle quattro carte filtranti. L'animale deve essere soppresso.

Sono stati testati diversi rapporti tra TA e PEG ed è stata individuata come combinazione ideale per ottenere TAPE un rapporto volumetrico di due a uno. Tale TAPE è stato applicato tra due pelli di suino con un diametro di sei millimetri, quindi testato su una macchina di trazione come descritto. La forza necessaria per staccare le due pelli di suino è stata inizialmente misurata a 200 chilopascal e ha mostrato un aumento fino a 250 chilopascal con cicli ripetuti.

Quando i campioni di pelle sono stati inumiditi dopo ogni ciclo di attacco/stacco, la resistenza a trazione del legame è scesa inizialmente a 90 chilopascal e si è ridotta a 50 chilopascal dopo 20 cicli. La durabilità del TAPE è stata testata in piccoli volumi diluiti in PBS con agitazione in condizioni di luce fisiologica. La massa è stata mantenuta per 21 giorni utilizzando la formulazione con rapporto due a uno.

Una formulazione di TAPE in rapporto uno a uno ha resistito solo 13 giorni in queste condizioni. Successivamente, è stato eseguito un test emostatico in vivo. Il fegato sigillato con TAPE è stato confrontato con una colla di fibrina commerciale.

Il fegato sigillato con TAPE ha sanguinato significativamente meno rispetto al fegato sigillato con colla di fibrina. Una volta acquisita padronanza, la preparazione di TAPE può essere completata in cinque minuti se eseguita correttamente. Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare di mantenere il rapporto ottimizzato tra acido tannico e PEG, poiché può influenzare notevolmente la forza di adesione di TAPE.

Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo della biometria per esplorare approcci ispirati alla natura al fine di risolvere i problemi attuali nello sviluppo di materiali adesivi resistenti all'acqua. Sebbene questo metodo possa fornire spunti per materiali emostatici, può essere applicato anche ad altri sistemi, come sigillanti tissutali per la guarigione delle ferite e cerotti impiantabili per la somministrazione di farmaci.