Name: Fabbricazione di piccolo calibro e stent-innesti Uso Electrospinning e Balloon espandibili Bare Metal Stent (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-26T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 55 s
Description: Impara a fabbricare stent-innesti di piccolo calibro con elettrofilatura di nanofibre di poliuretano e stent metallici espandibili. Questo metodo migliora l'adesione cellulare e accelera la guarigione per applicazioni vascolari.

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Vorremmo ringraziare la Divisione di Ingegneria, Mayo Clinic per il loro supporto tecnico. Questo studio è stato sostenuto finanziariamente dal Fondo Europeo di Sviluppo Regionale - FNUSA-CICR (n. CZ.1.05/1.100/02.0123), National Institutes of Health (T32 HL007111), American Heart Association Scientist Development Grant (AHA #06-35185N) e The Grainger Innovation Fund - Grainger Foundation.

1. Electrospinning di poliuretano sul mandrino Collector <ol><li> Preparare mandrino per electrospinning <ol><li> Sciogliere circa 8 ml di biocompatibile, di categoria alimentare, acqua materiale di supporto solubile in un cilindro graduato (circa 9 mm di diametro e 110 mm di profondità) a 155 ° C utilizzando un forno. </li><li> Dip 3 mm di diametro ei 100 mm mandrino in acciaio inox lungo per ottenere un rivestimento di materiale di supporto sulla superficie del mandrino. Prima di immersione, posizionare i mandrini in forno a 155 ° C per circa 15 minuti per aumentare la temperatura della superficie del mandrino che aiuta a bagnare la superficie con il materiale di supporto fuso. </li><li> Sia le mandrino anabbaglianti raffreddare a circa 140 ° C mentre il materiale di supporto fuso solidifica formando un sottile rivestimento uniforme sulla superficie del mandrino. Durante il processo di raffreddamento, appendere il mandrino verticale in modo che la gravità provoca materiale di supporto in eccesso di sgocciolare. Questo rivestimento permette una facilerimozione del prodotto finito stent-graft dal mandrino. </li></ol></li><li> Impostazione del collettore mandrino del sistema elettrofilatura (come mostrato in figura 1) <ol><li> Allineare il mixer da laboratorio orizzontale e collegare una bacchetta di plastica che terrà il mandrino in acciaio inox all&#39;estremità opposta all&#39;interno della cappa. </li><li> Sciogliere il materiale di supporto dalla punta del mandrino immergendo solo la punta del mandrino in acqua per accogliere l&#39;asta di supporto plastica all&#39;estremità del mandrino. Sostenere l&#39;asta di supporto plastico in corrispondenza dell&#39;estremità libera del mandrino per aiutare nella rotazione uniforme del collettore mandrino. </li><li> Utilizzare viti nelle aste di supporto in plastica per fissare il mandrino in acciaio inox e evitare di scivolare durante electrospinning. </li><li> A terra il collettore mandrino collegando un filo di terra a forma di U al mandrino in acciaio inossidabile. Utilizzare O-ring di gomma per tenere il filo di terra ai lati del mandrino. </li></ol></li><li> Setting liquido sistema di estrusione poliuretano del sistema electrospinning <ol><li> Mescolare dimetilacetammide (DMA) con il 25% (m / v) di poliuretano (PU) stock soluzione per ottenere 15% (m / v) PU in DMA soluzione (ad esempio, aggiungere 6 ml di DMA a soluzione PU 9 ml di 25%). ATTENZIONE! Lavorare all&#39;interno di una cappa aspirante con un equipaggiamento di protezione individuale. </li><li> Riempire una siringa di vetro da 5 ml con estremità smussata ago in acciaio inox (filiera) con una soluzione di PU 15%. </li><li> Programmare la pompa a siringa da estrudere a 0.01 ml / min in base al diametro interno della siringa. </li><li> Montare la siringa con filiera sulla pompa a siringa orizzontalmente con la punta dell&#39;ago circa 20 cm dal collettore mandrino. Isolare la siringa dalle parti conduttrici della siringa pompa utilizzando fogli di gomma per evitare formazione di archi elettrici. </li><li> Collegare il generatore ad alta tensione per la filiera della siringa con un coccodrillo. </li></ol></li><li> Eseguire la pompa a siringa a 0.01 ml / min e RotaTE il mandrino con il mixer da laboratorio funziona a bassa velocità (ad esempio, 50 giri). </li><li> Applicare un differenziale di tensione di 20 kV attraverso la filiera e il mandrino collettore. nanofibre PU inizieranno depositando sul mandrino rotante e un sottile strato saranno visibili in pochi minuti. Assicurarsi che la cappa è spento e lo scarico è chiusa per evitare la perdita di nanofibre elettrofilate. </li></ol> 2. Electrospinning uno stent-graft <ol><li> nanofibre Electrospin PU su un mandrino rotante per 2 ore per creare un tubo uniforme (come spiegato nel passaggio 1). </li><li> Rimuovere il mandrino dalla bacchetta di plastica collegato al mixer laboratorio per installare il stent di metallo nudo. Accendere cappa e scarico aperto prima di rimuovere il mandrino per garantire che resti vapori di solvente vengono rimossi. </li><li> Far scorrere il pallone stent in acciaio inox espandibile 26 sul tubo elettrofilate nella posizione desiderata. Può essere necessario espandersi leggermente lo stent così Slips avanti senza danneggiare il tubo elettrofilate. </li><li> Crimpare lo stent per assicurarsi che lo stent sia saldamente fissato sul materiale del tubo sul mandrino e non abbastanza largo da scorrere. Questo aiuterà anche a prevenire la delaminazione degli strati interni ed esterni. </li><li> Caricare il mandrino con il tubo e stent nuovo sull&#39;asta di plastica del miscelatore laboratorio per electrospinning lo strato esterno dello stent-graft. </li><li> nanofibre Electrospin per 3 ore come spiegato nel passaggio 1 per fabbricare lo strato esterno dello stent-graft. </li><li> Dopo electrospinning l&#39;esterno dopo, circonferenzialmente tagliare il materiale PU circa 1 mm dalla estremità dello stent utilizzando un bisturi. </li><li> Bagnare il mandrino con stent-graft in acqua deionizzata per sciogliere il materiale di supporto dal mandrino che rilascerà lo stent-graft da mandrino. Sostituire con acqua dolce come necessario per sciogliere completamente il materiale di supporto. </li><li> Una volta che il materiale di supporto è sciolto, rimuovere delicatamente lo stent-graft da tegli mandrino e lasciare asciugare. Considerate ammollo lo stent-graft rimosso in acqua deionizzata per sciogliere qualsiasi materiale di supporto rimanente prima di consentire asciugare all&#39;aria. </li></ol> 3. Test di fabbricati stent innesti <ol><li> Far scorrere lo stent-graft su un pallone a tre ante 3 mm. </li><li> Crimp lo stent-graft sul pallone con una mano tesa pinza. </li><li> Ispezionare lo stent-graft pressare utilizzando un microscopio per aggraffatura uniforme e qualsiasi altro segno di fallimento come la delaminazione o la puntura del materiale di copertura a causa della deformazione dello stent. </li><li> Espandere lo stent-graft al diametro progettato di 3 mm dalla pressurizzazione del pallone a tre ante con un dispositivo di gonfiaggio e acqua. Anche in questo caso, esaminare lo stent-graft ampliato per l&#39;espansione uniforme e segni di insufficienza. </li></ol>

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</ol>

Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti.

Abbiamo sviluppato una tecnica di fabbricazione per uno stent-innesto di piccolo calibro che può essere utilizzato utilizzando una procedura standard di intervento coronarico percutaneo (PCI). Gli stent-graft attualmente disponibili sono limitati nella loro capacità di mantenere un basso profilo e flessibilità per l'implementazione. Gli stent in metallo nudo sviluppati dal nostro gruppo nei nostri studi precedenti hanno dimostrato di aiutare nella rapida guarigione dell'arteria con stent24,26. Vari polimeri so...

procedure di intervento coronarico causano significative lesioni parete del vaso a causa di rottura della placca e la parete del serbatoio. Ciò si traduce in restenosi, embolia periferica in innesti di vena, e la discontinuità del lume coronarico 1-4. Per evitare queste complicazioni, una strategia promettente sarà da coprire la superficie vascolare nel sito angioplastica, che potenzialmente inibire la ristenosi, ridurre i rischi di discontinuità del lume del vaso, e prevenire embolia periferica. Precedenti studi hanno confrontato gli stent di metallo nudo di stent innesti con risultati positivi per stent-graft 5. I ricercatori hanno utilizzato diversi materiali per la fabbricazione di membrane per coprire gli stent. Questo include materiali sintetici come polietilene tetraphthalate (PET), politetrafluoroetilene (PTFE), poliuretano (PU), e silicio o tessuto del vaso autologo per fabbricare coperte stent 6-9. Un materiale di innesto ideale utilizzato per coprire lo stent dovrebbe essere thromboresistant, non biodegradable, e dovrebbe integrarsi con il tessuto nativo senza eccessiva proliferazione e l&#39;infiammazione 10. Il materiale di innesto utilizzato per coprire lo stent dovrebbe anche promuovere la guarigione dello stent-graft. Stent innesti sono ampiamente utilizzati per il trattamento di coartazione aortica, pseudo-aneurismi dell&#39;arteria carotidea, fistola artero-venosa, degenerati vena innesti, e grande per giganti aneurismi cerebrali. Ma lo sviluppo di piccole calibro stent-innesti è limitata dalla capacità di mantenere basso profilo e flessibilità, che aiuta nella distribuzione degli stent-innesti 11-14. PU è un polimero elastomerico con una buona resistenza meccanica, che è una caratteristica desiderata per realizzare un profilo basso e buona flessibilità 15,16. Oltre ad avere una buona deliverability, stent-innesti dovrebbero anche promuovere una rapida guarigione e endotelizzazione. PU coperto stent-innesti hanno dimostrato una migliore biocompatibilità e endotelizzazione 17 migliorata. I ricercatori hannoin precedenza cercato di endothelialize PU coperto stent-graft da loro semina con le cellule endoteliali 17. Electrospinning di PU per creare matrice nanofibre ha dimostrato di essere una tecnica utile per la produzione di innesti vascolari 18,19. L&#39;esistenza di nanofibre che imitano l&#39;architettura della matrice extracellulare nativa è noto anche per promuovere la proliferazione delle cellule endoteliali 20,21. Electrospinning consente anche di controllo dello spessore del materiale 22. Piccolo calibro innesti vascolari in PU sono state studiate per promuovere la guarigione mediante modifiche come rivestimenti superficiali, anticoagulanti, e soppressori di proliferazione cellulare. Tutte queste modifiche sono progettate per mediare l&#39;accettazione di accoglienza e promuovere la guarigione dell&#39;innesto 23. Il nostro gruppo ha sviluppato un palloncino espandibile stent di metallo nudo che può essere implementato in modelli animali 24-26. La combinazione di una maglia elettrofilate poliuretano e una pallaoon stent espandibili ci ha permesso di generare piccolo calibro palloncino espandibile stent-innesti. La maggior parte degli stent-innesti attualmente disponibili sono introdotte attraverso l&#39;arteria femorale durante una procedura interventistica, ma solo pochi stents rivestiti commerciali può essere introdotto 1 formato French grande di quello richiesto per un palloncino gonfiato un-27. In questo studio abbiamo sviluppato un piccolo calibro vascolare stent-graft incapsulando uno stent espandibile a palloncino tra due strati di elettrofilate PU che possono essere consegnati a una arteria coronaria utilizzando uno standard 8-9 francese guida catetere in una procedura interventistica percutanea.

<table><tbody><tr><td>Siringa in vetro</td><td>Air Tite</td><td>7.140-33</td><td>Siringa per filiera</td></tr><tr><td>Cilindro graduato 5 ml</td><td>Fisher Scientific</td><td>08-552-4G</td><td>Cilindro graduato in pyrex da 5 ml di diametro circa 9 mm e lungo 11 cm</td></tr><tr><td>Generatore ad alta tensione</td><td>Bertan Accociates, Inc.</td><td>205A-30P</td><td>Utilizzato per applicare la differenza di tensione tra filiera e collettore</td></tr><tr><td>Miscelatore da laboratorio con controllo del numero di giri</td><td>Scilogex</td><td>SCI-84010201</td><td>Disponibile presso vari fornitori di attrezzature da laboratorio</td></tr><tr><td>Poliuretano</td><td>DSM</td><td>BioSpan SPU</td><td>Biospan Foglio di gomma poliuretanica segmentata</td></tr><tr><td></td><td>McMaster Carr</td><td>1370N11</td><td>Utilizzato per isolare la siringa durante l'elettrofilatura</td></tr><tr><td>Mandrino in acciaio inossidabile</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Prodotto&nbsp;</td></tr><tr><td>Ago in acciaio inox</td><td>Hamilton</td><td>91018</td><td>Utilizzato come filiera in elettrofilatura</td></tr><tr><td>Materiale di supporto</td><td>EnvisionTec</td><td>B04-HT-DEMOMAT</td> Pompa siringa <td>biocompatibile in materiale solubile in acqua</td></tr><tr><td></td><td>Harvard Apparatus</td><td>55-3333</td><td></td></tr></tbody></table>

fabbricazione di piccolo calibro e stent-innesti uso electrospinning e balloon espandibili bare metal stent

Fabrication of Small Caliber Stent-grafts Using Electrospinning and Balloon Expandable Bare Metal Stents

Gli innesti di stent sono ampiamente utilizzati per il trattamento di varie condizioni come lesioni aortiche, aneurismi, emboli dovuti a procedure di intervento coronarico e perforazioni nel sistema vascolare. Tali stent-innesti sono prodotti coprendo uno stent con una membrana polimerica. Uno stent-innesto ideale dovrebbe avere uno stent biocompatibile coperto da una membrana polimerica porosa, tromboresistente e biocompatibile che imita la matrice extracellulare favorendo così la guarigione del sito della lesione. L'obiettivo di questo protocollo è quello di produrre uno stent-innesto di piccolo calibro incapsulando uno stent espandibile a palloncino all'interno di due strati di nanofibre poliuretaniche elettrofilate. È stato dimostrato che l'elettrofilatura del poliuretano aiuta nella guarigione imitando la matrice extracellulare nativa, promuovendo così l'endotelizzazione. Le nanofibre poliuretaniche elettrofilate su un mandrino a rotazione lenta ci hanno permesso di controllare con precisione lo spessore della membrana nanofibrosa, essenziale per ottenere uno stent-innesto espandibile con palloncino di piccolo calibro. La validazione meccanica mediante crimpatura ed espansione dello stent-graft ha dimostrato che la membrana poliuretanica nanofibrosa è sufficientemente flessibile per crimpare ed espandersi pur rimanendo pervia senza mostrare alcun segno di strappo o delaminazione. Inoltre, gli stent-graft fabbricati con i metodi qui descritti possono essere impiantati utilizzando una procedura di intervento coronarico utilizzando cateteri guida di dimensioni standard.

<html> La nostra messa a punto electrospinner (figura 1) ha portato a nanofibre poliuretano di alta qualità (Figura 2). Uno stent-graft è prodotto da elettrospinning uno strato interno di poliuretano su un mandrino, scivolando uno stent di metallo nudo sopra questo strato, e electrospinning un secondo strato esterno di poliuretano (figura 3). nanofibre poliuretaniche sono elettrofilate alla velocità di 50 um / hr, che si traduce in uno strato interno di 100 um e uno stra...

Nel protocollo, presentiamo un metodo per produrre uno stent-innesto di piccolo calibro inserendo uno stent espandibile a palloncino tra due strati di poliuretano nanofibroso elettrofilato.

Fabbricazione di piccolo calibro e stent-innesti Uso Electrospinning e Balloon espandibili Bare Metal Stent

Stent-grafts are widely used for the treatment of various conditions such as aortic lesions, aneurysms, emboli due to coronary intervention procedures and ...

L'obiettivo generale di questo processo produttivo è sviluppare un endoprotesi con stent di piccolo calibro incapsulando uno stent espandibile con palloncino all'interno di due strati di nanofibre di poliuretano ottenute mediante elettrofilatura. Questa ricerca ci sta aiutando a sviluppare endoprotesi con stent di piccolo calibro che guariscono effettivamente molto rapidamente e potrebbero aprire nuove applicazioni mediche mai realizzate in precedenza. I vantaggi di questa tecnica risiedono nel fatto che le endoprotesi con stent sono realizzate in nanofibre polimeriche che imitano la matrice extracellulare.Il processo di fabbricazione è altresì semplice e offre favorevoli proprietà meccaniche e di adesione cellulare. Per iniziare, sciogliere prima circa 8 millilitri di materiale di supporto biocompatibile, di grado alimentare e solubile in acqua, in un cilindro graduato a 155 gradi Celsius. Riscaldare inoltre il mandrino in acciaio inossidabile, lungo 100 millimetri e largo 3 millimetri, a 155 gradi Celsius.Successivamente spegnere il forno e immergere la barretta nel materiale di supporto. Quindi appendere la barretta verticalmente all'interno del forno e lasciare solidificare il materiale, processo che dovrebbe avvenire intorno ai 140 gradi Celsius. L'eccesso di materiale dovrebbe gocciolare via dall'estremità.Successivamente, preparare il collettore a mandrino del sistema di elettrofilatura. Questo richiede un agitatore da laboratorio con una bacchetta di plastica collegata che termina con una pinza per il mandrino. Rimuovere il materiale di supporto dalla punta del mandrino in modo che possa essere fissato alla pinza.Successivamente, utilizzare anelli di gomma O su entrambi i lati del mandrino per proteggere il materiale elettrofilato dal filo di massa, e collegare elettricamente a massa il mandrino mediante il filo di massa a forma di U. Successivamente, fissare il mandrino esposto a una breve staffa all'estremità opposta per garantire il supporto. All'altra estremità, collegare il mandrino alla barra rotante del miscelatore da laboratorio.Fissare entrambi i supporti al mandrino utilizzando viti e collegare elettricamente a massa il mandrino. Configurare ora il sistema di estrusione del poliuretano liquido. Innanzitutto, caricare una siringa di vetro da cinque millilitri adatta alla pompa per siringhe con una soluzione di poliuretano al 15% appena preparata e fissare un ago in acciaio inossidabile con estremità smussata, che fungerà da filiera.Considerando il diametro interno della siringa, programmare la pompa per estrudere la soluzione a zero virgola zero uno millilitri al minuto. Per prevenire archi elettrici, isolare la siringa dalle parti conduttive delle pompe per siringhe utilizzando fogli di gomma. Posizionare quindi la siringa nella pompa in modo che la punta del filatore si trovi a 20 centimetri dal collettore mandrino.Successivamente, collegare il generatore di alta tensione al capillare utilizzando una clip a coccodrillo. Prima di iniziare l'elettrofilatura, spegnere l'aspirazione della cappa. Per il funzionamento, avviare la pompa per siringa e far ruotare il mandrino a circa 50 giri al minuto.Applicare quindi una differenza di tensione di 20 kilovolts tra la punta dello spinneret e il mandrino del collettore. Le nanofibre di poliuretano inizieranno a depositarsi sul mandrino rotante e uno strato sottile sarà visibile entro pochi minuti. Lasciare accumulare le nanofibre di poliuretano per due ore per formare un tubo uniforme.Dopo aver ottenuto le nanofibre mediante filatura, riattivare l'aspirazione della cappa ed estrarre il mandrino dai supporti di plastica. Quindi far scivolare con attenzione lo stent espandibile con palloncino sul tubo elettrofilato senza danneggiare il tubo. Se necessario, espandere leggermente lo stent in modo che scivoli più facilmente.Successivamente, schiacciare lo stent nella posizione desiderata in modo che aderisca saldamente al tubo e non possa scivolare. Questo aiuterà a prevenire la delaminazione degli strati interno ed esterno. Riposizionare il mandrino sull'apparecchiatura e proseguire l'elettrofilatura come in precedenza per tre ore, al fine di realizzare uno strato esterno sullo stent-graft.Successivamente, mentre è ancora sul mandrino, tagliare circonferenzialmente l'eccesso di poliuretano a circa un millimetro da ciascuna estremità dello stent utilizzando un bisturi. Successivamente immergere il mandrino e lo stent-protesi in acqua deionizzata per sciogliere il materiale di supporto. Cambiare l'acqua secondo necessità finché il materiale di supporto non sarà completamente sciolto.Quindi rimuovere delicatamente lo stent-protesi dal mandrino e lasciarlo asciugare all'aria. Per verificare lo stent-protesi, farlo scivolare su un palloncino trifold di tre millimetri e ridurlo a pressione sul palloncino utilizzando uno strumento manuale per la riduzione. Al microscopio, ispezionare lo stent-protesi ridotto per verificare l'uniformità della riduzione e individuare eventuali altri segni di difetto, come delaminazione o perforazione del materiale di rivestimento, che potrebbero verificarsi in caso di stent deformato.Se l'aspetto è soddisfacente, espandere lo stent-graft di tre millimetri gonfiando il palloncino triplo con un dispositivo di dilatazione e acqua. Una volta espanso, utilizzare il microscopio per ispezionare nuovamente lo stent-graft. Verificare un'espansione uniforme e la presenza di eventuali segni di cedimento.Utilizzando l'elettrofilatore, è possibile produrre nanofibre di poliuretano di alta qualità. L'elettrofilatura di nanofibre di poliuretano con questo apparato genera uno strato uniforme di poliuretano pari a 50 micron di nanofibre all'ora. La piegatura e l'espansione dello stent-protesi di piccolo calibro risultante mostrano che questi dispositivi possono essere posizionati utilizzando un pallone standard triplo senza espansione irregolare o segni di rottura del materiale.Al termine di questa procedura, possono essere eseguiti altri metodi, come l'implantazione in modelli animali, per studiare la funzionalità, la durata e le caratteristiche prestazionali del dispositivo. Durante l'esecuzione di questa procedura, è importante ricordare di lavorare in una cappa chimica con l'estrazione spenta durante l'elettrofilatura e riattivata prima di rimuovere il campione.

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Elaborazione Postproduzione di fibre elettrofilate per l&#39;ingegneria tissutale

Un modello di impianto dello stent nel topo carotidea è descritto. Rispetto ad altri metodi simili, questa procedura è molto rapida, semplice ed accessibile, che offre la possibilità di studiare in un modo conveniente la reazione parete vascolare a diversi stent medicati e dei meccanismi molecolari di restenosi.

Un modello murino di impianto di stent a livello dell&#39;arteria carotidea per lo Studio della restenosi

Riportiamo una tecnica per la realizzazione di micropockets all'interno membrane elettrofilate in cui studiare il comportamento delle cellule. In particolare, si descrive una combinazione di microstereolithography e elettrofilatura per la produzione di PLGA (Poly (lattide-co-glicolico)) dispositivi biomateriale corneali dotati microfeatures.

Combinazione di Microstereolithography e Electrospinning per la Produzione di Membrane Equipaggiato con nicchie per la rigenerazione della cornea

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Bare Metal Stent ferromagnetico per Capture cellule endoteliali e conservazione

Modelli animali sperimentali riproducibili sono necessari per la sperimentazione di materiali il embolization romanzo, che sono stati progettati per trattare l'occlusione endovascular dei aneurysms intracranici (IA). Il presente studio mira a sviluppare una tecnica chirurgica sicura e standardizzata per il embolization stent assistito dei aneurysms saccular in un modello animale del ratto.

Trattamento di Stent biodegradabili magnesio dei Aneurysms Saccular in un modello del ratto - introduzione della tecnica chirurgica

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Impara a fabbricare stent-innesti di piccolo calibro con elettrofilatura di nanofibre di poliuretano e stent metallici espandibili. Questo metodo migliora l'adesione cellulare e accelera la guarigione per applicazioni vascolari.

Fabbricazione di piccolo calibro e stent-innesti Uso Electrospinning e Balloon espandibili Bare Metal Stent

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