Polycaprolactone, 엘라스틴, 콜라겐을 사용하여 네이티브 아티 건축을 모방하기 위해 트라이 - 계층 Electrospinning : 예비 연구

다음 실험의 전반적인 목표는 서로 다른 층의 재료 특성 변화가 이식편의 전체적인 기계적 특성에 어떻게 영향을 미치는지 관찰하는 것입니다. 이를 위해 천연 및 합성 고분자 용액을 준비하여 최적의 전기방사 파라미터를 설정합니다. 그 다음 단계로, 용액을 특정 비율로 혼합하여 재료 특성의 원하는 변화를 유도합니다.

다음으로, 기계적 특성이 다양한 다층 구조를 생성하기 위해 원통형 맨드릴 위에 용액을 전기 방사합니다. 순응도, 파열 강도, 봉합사 유지력, 단축 인장 시험 및 수학적 분석을 바탕으로 기계적 특성의 변화를 보여주는 결과가 도출되었습니다. 안녕하세요, 제 이름은 Michael McClure입니다.

오늘은 이식편의 3층 전도성 스펀지 VA에 대해 말씀드리겠습니다. 단일 혈관 이식편과 같은 다른 기술과 비교했을 때 저희 기술의 주요 장점 중 하나는 개별 층 내에서 재료의 특성을 미세하게 조정하여 전반적인 ME 재료 특성에 영향을 줄 수 있다는 점입니다. 전기 방사 전, 아세트산 기반 공정을 사용하여 6개월령 소의 각질층에서 콜라겐을 추출합니다. 이렇게 추출된 콜라겐은 이후 일련의 용해, 침전 및 투석 과정을 통해 정제됩니다. 전기 방사 절차를 위해 최소 500 mg의 동결 건조된 콜라겐을 수집하십시오.

다음으로, 20 mL 신틸레이션 바이알을 사용하여 모노머 펠렛 150 mg을 측정하고 이를 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol 50 mL에 녹여 100 mg/mL 농도의 polycaprolactone 용액을 준비합니다. 동일한 절차를 사용하여 200 mg/mL elastin 용액 7 mL와 7 mg/mL collagen 용액을 준비합니다. 그런 다음 5개의 신틸레이션 바이알을 사용하여, 각 바이알에 PCL, elastin, collagen 용액 총 5 mL를 다음과 같은 부피 비율로 혼합합니다. 동맥 내막을 나타내는 PCL:elastin:collagen 비율 98:2:0, 동맥 중막을 나타내는 PCL:elastin:collagen 비율 45:45:10, 55:35:10 및 65:25:10, 그리고 동맥 외막을 나타내는 PCL:elastin:collagen 비율 70:0:30으로 준비합니다.

이제 3 mL 용량의 18게이지 뭉툭한 팁 바늘을 사용하여 3 mL의 용액을 시린지 펌프에 채웁니다. 각 PCL 엘라스틴 콜라겐 용액의 개별 재료 특성에 따라, 분사 속도를 시간당 4 mL로 설정하여 총 3 mL를 분사합니다.

이 용액들을 직사각형 맨드릴 위에 전기 방사하여 PCL 엘라스틴 콜라겐 폴리머 용액으로 다층 그라프트를 설계합니다. 전기 방사 속도는 전이 단계와 층별 전기 방사에 따라 달라지며, 내막용 폴리머 용액은 4 mL/h의 속도로 0.5 mL의 부피를 방사한 후, 내막용과 중막용 시린지를 모두 사용하여 각각 2 mL/h의 전기 방사 속도로 0.2 mL씩 방사하며 전이시킵니다. 그다음, 내막용 시린지를 차단하고 중막층을 4 mL/h의 속도로 0.6 mL 동안 전기 방사합니다.

이어서 배지(media) 시린지와 adventis 시린지 사이를 2 mL/h의 속도로 0.2 mL의 폴리머 용액을 사용하여 전환합니다. 마지막으로, 배지 시린지를 끄고 adventis를 4 mL/h의 속도로 0.4 mL 동안 계속 전기방사합니다. 전기방사 후, 각 샘플에 50 mM EDC를 사용하고 추가 테스트 전 가교를 위해 18시간 동안 둡니다.

전기방사 소재의 단축 인장 파라미터를 테스트하려면, 먼저 페트리 접시에서 1×PBS 15 mL에 전기방사 시트를 24시간 동안 수화시킵니다. 그다음, 표점 거리가 7.5 mm이고 가장 좁은 지점의 너비가 2.5 mm인 도그본 펀치를 사용하여 전기방사 매트에서 6개의 샘플을 펀칭합니다. 이 형상은 소재가 가장 좁은 지점에서 파단되도록 보장합니다.

다음으로, MTS Bionics 200 시험 시스템을 사용하여 100 N 로드 셀과 분당 10 millimeter의 신장 속도로 전극 BUN 샘플을 테스트합니다. 시험 소프트웨어를 사용하여 각 개별 재료 제품의 최대 응력, 탄성 계수 및 파단 변형률을 계산하십시오. 다층 그라프트의 봉합 유지력을 테스트하려면, 직경 2 millimeter인 전기 스펀지 관형 시편을 길이 3 millimeter로 6개 수집하고, 이 시편들을 1× PBS가 담긴 페트리 접시에 넣어 37 °C의 인큐베이터에서 24시간 동안 침지시킵니다.

그런 다음 50 N 로드셀과 분당 150 millimeters의 신장 속도를 사용하십시오. MTX bionic 200 시스템으로 봉합사 유지력을 테스트하려면, 상용 PDs. Two violet monofilament 5-0를 배치하십시오.

캘리퍼를 사용하여 샘플 끝에서 2mm 지점을 측정하여 봉합하고, 봉합 부위가 이식물에서 빠져나올 때까지 연장합니다. TestWorks 버전 4를 사용하여 최대 하중을 gf 단위로 기록합니다. 전기방사 이식물의 파열 강도를 테스트하려면, 직경 2mm, 길이 2~3cm의 전기방사 관형 시편 6개를 추가로 수집하여 37°C의 PBS에서 24시간 동안 수화시킵니다. 수화 후, 장치에 부착된 직경 1.5mm 니플 위에 튜브를 끼우고, 이식물과 니플 끝부분에 서전스 매듭(surgeon's knot)으로 2-0 실크 봉합사를 묶어 고정합니다. 그런 다음 파열 시스템에 공기를 주입하고, 튜브가 파열될 때까지 초당 5mmHg의 속도로 압력을 높입니다.

튜브가 파열될 때의 수은밀리미터(mmHg) 압력으로 파열 강도 데이터를 수집합니다. 마지막으로, 서로 다른 6개의 전기방사 그라프트에서 직경 2 mm, 길이 3 cm로 절단한 관형 그라프트 6개를 얻어 동적 컴플라이언스를 평가합니다. 샘플을 PBS에서 24시간 동안 수화시킵니다.

37 °C에서 수행합니다. 맞춤 제작된 1.5 mm 직경의 니플 위에 이식물을 맞추고, 2-0 실크 봉합사로 서전스 매듭(surgeon's knot)을 지어 고정합니다. 이식물을 Tissue Growth Technologies에서 개발한 기계적 자극 기반 지능형 조직 공학 바이오리액터에 배치합니다.

바이오리액터에 37 °C의 PBS 500 milliliters를 채웁니다. 바이오리액터가 그라프트 내부에 1 hertz의 주기적인 압력 변화를 제공하도록 설정하고, 수축기 및 이완기 압력에 대해 90/50, 120/80, 150/110 millimeters of mercury의 세 가지 서로 다른 압력 수준을 테스트합니다. 전기 방사 프로토콜이 올바르게 수행되면, 최종 결과물은 여기에서 보는 것과 같이 층간 박리의 초기 징후가 없는 부드럽고 이음매 없는 튜브 형태여야 합니다.

비교를 위해 층분리된 튜브가 여기에 표시되어 있습니다. 이 이미지는 특정 PCL elastin collagen 혼합물을 포함하는 개별 내막, 중막 및 외막 층에 대한 접선 방향 최대 응력 및 파단 변형률의 UNI 축 인장 시험 값에 대한 정보를 제공합니다. 추세는 PCL 함량이 증가함에 따라 최대 응력과 접선 탄성 계수가 증가하는 반면 파단 변형률은 감소함을 나타냅니다. 봉합사 유지 결과가 여기에 표시되어 있으며, E-P-T-F-E가 가장 높은 봉합사 유지력을 보였고 65 to 25 to 10 비율이 점선으로 표시된 ous vein 표준에 가장 근접했습니다. 비교를 위해 생존 불가능한 돼지 대퇴 동맥과 E-P-T-F-E가 테스트되었습니다.

이 그래프에 나타난 파열 압력을 보면, 55:35:10 및 65:25:10 재료가 가장 높은 파열 압력을 나타냅니다. 이는 미국 국가 표준 협회(American National Standards Institute)에서 시판용 모든 혈관 이식편에 요구하는 1,600 mmHg와 유사한 수준입니다. 마지막으로, 세 가지 서로 다른 평균 동맥압에서의 내부 레이더 측정값으로 결정된 컴플라이언스 테스트 결과, 중막(medial layer) 내 PCL 함량의 증가만으로도 세 가지 생리적 압력 모두에서 컴플라이언스가 점진적으로 감소할 수 있음을 보여줍니다. 본 연구에서 가장 중요한 부분은 입법 과정입니다.

3:1 입력 출력 비율을 사용할 때, 노즐의 전하 손실이 발생할 수 있습니다. 이 경우, 현재 전기방사 중인 폴리머와 관련된 팽창(bulge) 또한 감소할 수 있습니다. 이는 섬유가 젖은 상태로 엉겨 붙거나 세 층 사이의 박리 현상을 유발하는 원인이 될 수 있습니다.

따라서 삼층 구조 혈관 이식편을 전기 방사할 때는 일관된 전위 유지가 필수적입니다.