Name: Una nuova tecnica di sutura Tenorrhaphy con innesto di collagene ingegnerizzato per riparare grandi difetti tendinei (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-12-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 36 s
Description: Scopri una nuova tecnica di sutura Tenorrhaphy con innesto di collagene ingegnerizzato per riparare grandi difetti tendinei. Questo metodo offre un'alternativa promettente agli autotrapianti nella ricostruzione tendinea.

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Gli autori vorrebbero ringraziare UCL per aver finanziato questo progetto.

NOTA: La progettazione dell'esperimento e l'approvazione etica sono state ottenute dall'UCL Institutional Review Board (IRB). Tutti gli esperimenti sono stati condotti secondo il regolamento del Ministero degli Interni e le linee guida degli animali (procedura scientifica) Act 1986 con la legislazione rivista della direttiva europea 2010/63 / UE (2013). I conigli sono stati ispezionati da un veterinario nominato (NVS) periodicamente e due volte in un giorno da un funzionario per la cura e il benessere degli animali (NACWO) (secondo le linee guida e i regolamenti del Ministero degli Interni). Non hanno mostrato alcun segno di dolore fino a quando non sono stati eutanasizzati.
1. Preparazione dell'innesto di tendine ingegnerizzato tissutale (ET)
<ol><li>Per fabbricare l'idrogel di collagene, aggiungere 4 mL di soluzione di collagene monomerico di tipo 1 della coda di ratto (2,15 mg / mL in acido acetico allo 0,6% con 0,2% p / v di proteine totali) e 500 μL di 10x Minimal Essential Medium. Neutralizzare questo titolando contro idrossido di sodio 5 M e 1 M e aggiungere 500 μL di Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM).</li>
	<li>Versare 5 mL di questa soluzione in uno stampo metallico rettangolare costruito su misura (33 mm × 22 mm × 10 mm, peso 120 g) (Figura 1). Tenere lo stampo in un incubatore a CO2 a 37 °C e 5% CO2 per 15 minuti per consentire l'assemblaggio della matrice19.</li>
</ol>2. Fabbricazione dell'innesto
<ol><li>Dopo la polimerizzazione, rimuovere l'idrogel di collagene dallo stampo e posizionarlo in un gruppo di compressione plastica standard (Figura 2A)19.</li>
	<li>Posizionare l'idrogel di collagene tra due fogli di rete di nylon da 50 μm e applicare un carico statico di 120 g (superficie totale 7,4 cm2, che è una pressione equivalente a 1,6 kPa) per 5 minuti per rimuovere il liquido interstiziale dall'idrogel (Figura 2A). Utilizzare quattro strati di carta da filtro per assorbire il fluido scaricato dagli idrogel.</li>
	<li>Utilizzare quattro strati di gel compressi arrotolati uno sopra l'altro (Figura 2B) e tagliati in segmenti di 15 mm (Figura 2C) per fabbricare l'ET. NOTA: negli esperimenti sono stati utilizzati conigli maschi bianchi della Nuova Zelanda di età compresa tra 16 e 25 settimane.</li>
	<li>Sedare gli animali con una dose intramuscolare (i.m.) di Hypnorm (0,3 mg/mL) ed eutanasiare somministrando un sovradosaggio di pentobarbitone.</li>
	<li>Subito dopo l'eutanasia, tagliare i capelli su entrambe le zampe posteriori. Quindi, con una lama chirurgica di dimensioni 20, eseguire un'incisione di 9 cm attorno all'area tibiofibulare inferiore per esporre il tendine tibiale posteriore (TP).</li>
	<li>Con la stessa lama chirurgica di dimensioni, asportare i tendini TP lapini con una lunghezza media di 70 mm e mantenere umidi in PBS durante il processo sperimentale per evitare l'essiccazione.</li>
</ol>3. Sviluppato una nuova tecnica Tenorrhaphy
NOTA: Le suture (vedi Tabella dei Materiali)sono inassorbibili e costituite da uno stereoisomero cristallino isotattico di polipropilene, che è una poliolefina lineare sintetica. Le suture ad incastro del nucleo erano costituite principalmente da 3-0 e le suture periferiche erano 6-0. Queste erano le due principali suture utilizzate in tutti gli esperimenti.
<ol><li>Con una lama chirurgica, tagliare il tendine TP nel punto medio. Asportare un segmento di 15 mm del tendine dal centro del tendine e sostituirlo con l'innesto di collagene ET (Figura 2D). Interbloccare la sutura 3-0 prossimalmente lontano dalle estremità del tendine nativo (Figura 3A).</li>
	<li>Passare le suture del nucleo 3-0 sopra l'intera lunghezza dell'innesto e interbloccare distalmente lontano dall'estremità tagliata.</li>
	<li>Fissare entrambe le estremità dell'ET al tendine nativo con 6-0 e suture continue in esecuzione intorno alla periferia accoppiando due estremità tendinee (Figura 3B). Questo viene fatto in modo che l'innesto possa essere spostato facilmente sulla sutura ponendo tensione sul tendine nativo20.</li>
	<li>Dopo aver fissato la sutura come descritto sopra, assicurarsi manualmente che la tensione sulle suture sia appropriata e che non vi sia flaccidità nella totalità della sutura.</li>
</ol>

Gli autori dichiarano di non avere conflitti di interesse.

In questo studio, gli innesti di collagene di tipo I ingegnerizzati tissutale sono stati scelti come innesto tendineo perché il collagene è un polimero naturale e utilizzato come biomateriale per varie applicazioni di ingegneria tissutale27,28. Inoltre, il collagene costituisce il 60% della massa secca del tendine, di cui il 95% è di collagene di tipo 1 21,29,30,</s...

La rottura del tendine può verificarsi a causa di fattori estrinseci come lacerazioni traumatiche o carico eccessivo del tendine. A causa delle forze di trazione esterne poste su una riparazione del tendine, si forma inevitabilmente un divario con la maggior parte delle tecniche di riparazione dei tendini. Attualmente, i difetti /lacune tendinee sono riempiti con innesti auto-, allo-, xeno- o artificiali, ma la loro disponibilità è limitata e il sito donatore è una fonte di morbilità.
L'approccio di ingegneria tissutale per fabbricare l'innesto di tendine da un polimero naturale come il collagene ha il vantaggio distintivo di essere biocompatibile e può fornire componenti vitali della matrice extracellulare (ECM) che facilitano l'integrazione cellulare. Tuttavia, a causa della mancanza di allineamento fibrillare, le proprietà meccaniche del tendine ingegnerizzato (ET) sono inferiori al tendine nativo. Per aumentare le proprietà meccaniche del collagene più debole, sono stati utilizzati molti metodi, come la reticolazione fisica sotto vuoto, le radiazioni UV e i trattamenti deidrotermici1. Inoltre, attraverso il cross-linking chimico con riboflavina, metodi enzimatici e non enzimatici hanno aumentato la densità del collagene e il modulo di Young del collagene in vitro2,3. Tuttavia, aggiungendo agenti reticolanti, la biocompatibilità del collagene è compromessa, poiché gli studi hanno dimostrato un'alterazione del 33% delle proprietà meccaniche e una perdita del 40% della vitalità cellulare3,4,5. L'accumulo graduale di allineamento e resistenza meccanica può essere ottenuto attraverso il carico ciclico6; tuttavia, questo può essere acquisito in modo efficiente in vivo7.
Affinché ET si integri in vivo e acquisisca forza senza la necessità di alterazioni chimiche, un approccio sarebbe quello di utilizzare una tecnica di sutura stabilizzante per mantenere il costrutto più debole in posizione. La maggior parte delle riparazioni dei tendini si basa sul design della sutura per tenere insieme le estremità dei tendini; quindi la modifica di queste tecniche esistenti potrebbe fornire una soluzione logica8,9.
Fino al 1980, le riparazioni a 2 fili erano ampiamente utilizzate, ma la letteratura chirurgica recente descrive l'uso di 4 fili, 6 fili o anche 8 fili in riparazione10,11. Nel 1985, Savage descrisse tecniche di sutura a 6 filamenti con 6 punti di ancoraggio, ed era significativamente più forte della tecnica di sutura Bunnell che utilizza 4 fili 12. Inoltre, le riparazioni a 8 fili sono il 43% più forti di altri fili nei modelli a cadavere e in situ, ma queste riparazioni non sono ampiamente praticate in quanto diventa tecnicamente difficile riprodurre accuratamente le riparazioni13,14,15,16. Pertanto, un numero maggiore di fili di sutura del nucleo si riferisce a un aumento proporzionale delle proprietà biomeccaniche del tendine riparato. Tuttavia, c'è una perdita di vitalità cellulare intorno ai punti di sutura e il trauma da sutura eccessiva può essere a scapito del tendine, che può compromettere la guarigione del tendine17. Le tecniche di sutura dovrebbero fornire una forte riparazione geometrica equilibrata e relativamente anelastica per ridurre al minimo il gap del tendine dopo la riparazione. Inoltre, la posizione della sutura e dei suoi nodi devono essere posizionati strategicamente in modo che non interferiscano con lo scivolamento, l'afflusso di sangue e la guarigione fino a quando non è stata ottenuta una forza adeguata10,18.
Per stabilire la fattibilità di fissare l'innesto ET più debole o altro materiale di innesto tra il tendine rotto, abbiamo sviluppato una nuova tecnica di sutura in grado di scaricare l'innesto in modo che possa maturare e integrarsi gradualmente nel tessuto ospite in vivo.

<table><tbody><tr><td>Coda di ratto tipo 1 Collagene</td><td>First Link, Birmingham, Regno Unito</td><td>60-30-810</td><td></td></tr><tr><td>suture in prolene 6-0</td><td>Ethicon Ltd, Edimburgo, Regno Unito</td><td></td><td></td>EP8726H</tr><tr><td>suture in prolene 3-0</td><td>Ethicon Ltd, Edimburgo, Regno Unito</td><td>D8911</td><td></td></tr><tr><td>Carta da filtro Whatman</td><td>SIGMA-ALDRICH&nbsp;</td><td></td><td></td>WHA10010155</tr><tr><td>Gibco&nbsp; DMEM, glicemia alta</td><td>Thermo Fisher Scientific&nbsp;</td><td></td><td></td>11574486</tr><tr><td>Rete di nylon&nbsp;</td><td>Plastok (Reti e filtrazione) Ltd.</td><td>Na</td><td></td></tr></tbody></table>

una nuova tecnica di sutura tenorrhaphy con innesto di collagene ingegnerizzato per riparare grandi difetti tendinei

A Novel Tenorrhaphy Suture Technique with Tissue Engineered Collagen Graft to Repair Large Tendon Defects

La gestione chirurgica di grandi difetti tendinei con innesti tendinei è impegnativa, in quanto vi è un numero finito di siti in cui i donatori possono essere prontamente identificati e utilizzati. Attualmente, questa lacuna è colmata con innesti tendinei auto-, allo-, xeno-, o artificiali, ma i metodi clinici per proteggerli non sono necessariamente traducibili agli animali a causa della scala. Al fine di valutare nuovi biomateriali o studiare un innesto tendineo costituito da collagene di tipo 1, abbiamo sviluppato una tecnica di sutura modificata per aiutare a mantenere il tendine ingegnerizzato in allineamento con le estremità del tendine. Le proprietà meccaniche di questi innesti sono inferiori al tendine nativo. Per incorporare il tendine ingegnerizzato in modelli clinicamente rilevanti di riparazione caricata, è stata adottata una strategia per scaricare l'innesto tendineo ingegnerizzato e consentire la maturazione e l'integrazione del tendine ingegnerizzato in vivo fino a quando non si è formato un neo-tendine meccanicamente sano. Descriviamo questa tecnica utilizzando l'incorporazione del costrutto tendineo ingegnerizzato del tessuto di collagene di tipo 1.

Abbiamo usato innesti di collagene fabbricati con collagene di tipo I, poiché questa è la proteina predominante che si trova nel tendine. Costituisce quasi il 95% del collagene totale nel tendine; quindi, il collagene ha mostrato tutte le proprietà ideali per imitare il tendine in vivo21,22.
In questo studio, il collagene di tipo I utilizzato è stato estratto da...

In questo articolo, presentiamo un protocollo in vitro e in situ per riparare uno spazio tendineo fino a 1,5 cm riempiendolo con innesto di collagene ingegnerizzato. Questo è stato eseguito sviluppando una tecnica di sutura modificata per prendere il carico meccanico fino a quando l'innesto matura nel tessuto ospite.

Una nuova tecnica di sutura Tenorrhaphy con innesto di collagene ingegnerizzato per riparare grandi difetti tendinei

Surgical management of large tendon defects with tendon grafts is challenging, as there are a finite number of sites where donors can be readily ...

Quindi questa tecnica chirurgica di sutura, un pezzo di collagene ingegnerizzato tessuto rivoluzionerà il modo in cui utilizziamo grafici ingegnerizzati per sostituire gli autografi tendinei che vengono attualmente utilizzati per la ricostruzione dei tendini. Il vantaggio principale di questa tecnica è che utilizza una tecnica di sutura ottimizzata chirurgicamente per ospitare un neuro tendine del tessuto in vivo. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo dell'ingegneria tissutale sull'uso di grafici di collagene per la ricostruzione dei tendini.Il vantaggio principale di questa tecnica è che utilizza una tecnica di inserimento del grafico ottimizzata chirurgicamente per ospitare un grafico tendineo ingegnerizzato in tessuto in vivo. Le implicazioni di questa tecnica si estendono verso la terapia di una lacuna tendinea. Perché è pronto all'uso e prontamente disponibile per i chirurghi.Tuttavia, questo metodo può fornire approfondimenti sulla riparazione chirurgica dei tendini. Può anche essere applicato ad altre procedure di lavorazione. La dimostrazione visiva di questo metodo è fondamentale in quanto l'applicazione in vivo della sutura può essere difficile da padroneggiare senza l'uso di un gran numero di animali.Inizia da Alec Walton, quattro millilitri di collagene di coda di ratto di tipo uno, soluzione di collagene monomerico. Quindi aggiungere 500 microlitri di 10 volte il mezzo essenziale minimo alla soluzione di collagene e titolare contro idrossido di sodio molare cinque e uno per neutralizzare la soluzione. Quindi aggiungere 500 microlitri del Modified Eagle Medium di Dulbecco alla soluzione e trasferire cinque millilitri della miscela in uno stampo metallico rettangolare costruito su misura.quindi posizionare lo stampo a 37 gradi Celsius e 5% CO2 per 15 minuti per facilitare l'assemblaggio della matrice. Dopo la polimerizzazione, trasferire l'idro gel di collagene dallo stampo in un gruppo di compressione in plastica standard tra due fogli di rete di nylon da 50 micrometri. Applicare un carico statico di 120 grammi all'assemblaggio per cinque minuti per rimuovere il fluido interstiziale dall'idro gel, utilizzando quattro strati di carta da filtro oF per assorbire il fluido scaricato.Dopo aver preparato altri tre idrogel nello stesso modo, arrotolare tutti e quattro i gel compressi insieme e tagliare il rotolo in segmenti di 15 millimetri. Prima di iniziare la procedura, tagliare i capelli su entrambi gli arti posteriori di un coniglio maschio di 16-25 settimane e utilizzare una lama chirurgica numero 20 per praticare un'incisione di nove centimetri in un arto intorno all'area fibulare tubulare inferiore, per esporre il tendine posteriore tibiale. Quindi esporre un tendine sezionale di 17 millimetri e bagnare il tessuto con PBS per mantenere il tessuto idratato.Quindi, rimuovere un segmento di 15 millimetri dal tendine nel punto medio e sostituire il tessuto asportato con l'innesto di collagene del tessuto ingegnerizzato. Usando tre suture a nucleo zero, interblocca l'innesto prossimalmente dalle estremità del tendine nativo. Passando le suture su tutta la lunghezza dell'innesto per interbloccare l'innesto distalmente dall'estremità tagliata.Fissare entrambe le estremità del tessuto ingegnerizzato al tendine nativo con sei suture continue a zero intorno alla periferia dell'innesto. Quindi confermare manualmente che la tensione sulle suture è appropriata e che non vi è flacidità in nessuna di queste suture. Come dimostrato, lo spazio tendineo asportato viene riempito con un innesto tendineo di tessuto ingegnerizzato lungo 15 millimetri e fissato con tre suture a interblocco zero a 17 millimetri per fungere da barriere di carico e con sei suture zero al tessuto nativo.La resistenza media alla rottura della riparazione era di circa 51 newton, significativamente superiore a quella, della riparazione Kessler di controllo di circa 12 Newton. Dimostrazione dell'influenza della lunghezza della sutura del nucleo e dell'incastro distale nel prevenire il guasto della riparazione a forze di magnitudo più elevate. Negli esperimenti di resistenza alla sutura, ha dimostrato una forza di rottura media di circa 25 Newton, significativamente superiore alla forza di rottura media di controllo di circa 14 Newton.Ci sono due cose chiave da ricordare. Numero uno, assicurati di neutralizzare una soluzione di collagene a pH appropriato. E in secondo luogo, ci dovrebbe essere abbastanza tensione di sutura e non c'è flacidità all'interno della sutura.Quindi, dopo lo sviluppo della tecnica di sutura, ha portato nuove prospettive nel modo in cui i ricercatori nel campo dell'ingegneria tissutale dei tendini, possono avvicinarsi alla riparazione dei tendini, alla sostituzione dei tendini e alla rigenerazione dei tendini, negli esseri umani in futuro. Ricordarsi di formulare in soluzione di collagene neutralizzato, ad un pH ideale. E per garantire manualmente che la tensione di sutura sia appropriata, in modo che non ci sia flacidità all'interno della sutura.Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha spianato la strada ai ricercatori nel campo dell'ingegneria tissutale e della rigenerazione tendente per esplorare la riparazione del gap tendineo negli esseri umani.

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