Изготовление новых, гибких тонкопленочных хирургического клея от FDA утвержденных ингредиентов, хитозан и индоцианин зеленый описано. Приклеивание этого клея на коллагеновой ткани через простой процесс активации с маломощным инфракрасным лазером показала.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Хитозан основе, лазерная активированный тонкопленочных хирургических клей », SurgiLux": подготовка и демонстрация
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Шовные материалы представляют собой технологию с 4000-летней историей, которая до сих пор остается «золотым стандартом» закрытия ран благодаря своей прочности при заживлении (~100 KPa). Однако швы могут служить очагом инфекции, а при многих процедурах они не способны обеспечить заживление раны или препятствуют функциональной регенерации тканей.1 В качестве альтернативы швам для заживления таких ран были разработаны хирургические клеи и адгезивы, например, на основе фибрина и цианоакрилатов. Тем не менее, современные коммерческие адгезивы также имеют значительные недостатки: от риска передачи вирусов и прионов и недостаточной прочности соединения, что характерно для фибриновых клеев, до токсичности для тканей и низкой биосовместимости адгезивов на основе цианоакрилатов. Кроме того, доступные в настоящее время хирургические адгезивы обычно представляют собой гели и могут иметь длительное время отверждения, что ограничивает их применение.2 Аналогичным образом, использование УФ-лазеров для облегчения механизмов сшивания в белковых или альбуминовых «припоях» может привести к повреждению ДНК, в то время как лазерная сварка тканей (LTW) вызывает термическое повреждение тканей.3 Несмотря на их недостатки, адгезивы и LTW заняли примерно 30% рынка закрытия ран, объем которого, по имеющимся данным, превышает 5 млрд долларов США в год, что является значительным свидетельством потребности в безшовных технологиях.4
В стремлении к созданию бесконтактных технологий сшивания мы использовали хитозан в качестве биоматериала для разработки гибкой тонкопленочной лазерно-активируемого хирургического адгезива под названием «SurgiLux». Этот новый биоадгезив основан на уникальном сочетании биоматериалов и фотоники, одобренных FDA и успешно применяемых в различных биомедицинских изделиях и приложениях. SurgiLux устраняет все недостатки, связанные с использованием швов и современных хирургических адгезивов (см. Таблицу 1).
В данной презентации мы представляем относительно простой протокол изготовления SurgiLux, а также демонстрируем его лазерную активацию и прочность соединения с тканями. Пленки SurgiLux прикрепляются к коллагеновым тканям без химической модификации, такой как сшивка, путем облучения сравнительно маломощным (120 mW) инфракрасным лазером вместо УФ-излучения. Пленки из хитозана обладают естественным, но слабым адгезивным притяжением к коллагену (~3 KPa); лазерная активация пленок SurgiLux на основе хитозана усиливает прочность этой адгезии за счет взаимодействия полимерных цепей вследствие кратковременного термического расширения.5 Без этого процесса «активации» пленки SurgiLux легко удаляются.6-9 SurgiLux был протестирован как in vitro, так и in vivo на различных типах тканей, включая нервы, кишечник, твердую мозговую оболочку и роговицу. Во всех случаях была продемонстрирована хорошая биосовместимость и незначительное термическое повреждение в результате облучения.6-10
Протокол
1. Приготовление раствора SurgiLux
- Подготовьте 2% (объем / объем) раствор уксусной кислоты с использованием деионизированной воды в чистый стеклянный стакан, использование капюшона ламинарного потока, чтобы избежать загрязнения.
- Взвешивание 0,02% (вес / объем) хромофора, индоцианин зеленый, МКГ, в стерильную пробирку Eppendorf, обеспечить трубки, завернутые в фольгу, чтобы предотвратить проникновение света.
- Используя чистую, одноразовые пипетки перенести приблизительно 1 мл разбавленного раствора уксусной кислоты к трубке, чтобы растворить краситель, слегка встряхнуть и держать, завернутые в фольгу.
- Передача растворяются МКГ в стакан и добавить 2% (вес / объем) порошка хитозана перед добавлением стерильной магнитной мешалкой.
- Накройте стакан с Parafilm затем завернуть в фольгу, прежде чем перемешивания содержимого на примерно 125 оборотов в минуту в течение 72 ч при комнатной температуре в ламинарном боксе.
- Перенести содержимое в чистые пробирки и центрифуги при 15000 х г в течение 15 мин при 4 ° С для удаления любых particulaТе вещества.
- Осторожно передать зеленый раствор SurgiLux в чистый стеклянный стакан, накрыть использованием Parafilm затем завернуть в фольгу, перед хранением в холодильнике в течение 12 часов для увеличения вязкости раствора.
2. Литье SurgiLux фильмов
- С помощью стерильного шприца, обойтись 8 мл холодного раствора SurgiLux в чистую, чашки Петри диаметром 95 мм, и слегка наклоните пластины для обеспечения полного охвата решения. Варьируя соотношение объема раствора для литья области позволяет контролировать толщину пленки, см. рисунок 1.
- Удалите все видимые пузырьки в растворе с помощью иглы стерильные иглы. Накройте блюдо в фольге серебро и место в холодильнике, чтобы удалить остатки микронных размеров пузырьков.
- Через 20 минут осторожно снимите чашку Петри из холодильника, место в ламинарном боксе, крышка с серебряной фольгой и оставить решение испаряться в течение 3 недель.
- После сотрудничествеmplete испарения, оценка внешнего края прозрачной зеленой фильм SurgiLux в чашку Петри и осторожно "корки" фильм от поверхности посуды.
- Фильм SurgiLux должна быть гибкой и легко манипулировать без разрыва или нарушения.
- Хранить круговой фильмов SurgiLux в чашке Петри, завернутый в серебряную фольгу в сухих условиях, пока готов к использованию.
3. Лазерная активация SurgiLux Фильмы клей
- Чтобы продемонстрировать процесс лазерной активации мы будем использовать кусок ткани крупного рогатого скота, такие как стейк сократить до размера 15 мм и длиной 20 мм. Рассекать ткани по прямой линии, используя номер 10 хирургические лезвия, для получения 2 штук 15 на 10 мм.
- Приблизительное двух кусочков ткани так, чтобы их края соприкасаются, но не пересекаются, и с помощью ватного тампона или марлю, мягко поглощает лишнюю жидкость.
- Далее, отрезал кусок SurgiLux пленки 7 х 9 мм и осторожно поместите фильма вдоль пополам через рIECE ткани, а затем нажмите Осторожно с сухим ватным тампоном.
- SurgiLux фильмы активировать с помощью инфракрасного лазерного диода на установку 120 мВт. Как это лазер класса IIIB, соответствующие меры безопасности должны быть приняты, в том числе использование соответствующих защитных очков для всего персонала.
- Начиная с угла, облучать SurgiLux с инфракрасным лазерным установлен на уровне 120 мВт и размер пятна луча диаметром 1 мм. Передайте пятно луча на зеленом фильм со скоростью примерно 1 мм в секунду. Повторите процесс облучения еще два раза.
4. Сила ремонта
- Осторожно обеспечения концы ткани в зажимов растягивающего инструмент тестирования. Мы используем Instron Mini55 система с 50 тензодатчика Ньютона. Максимальная нагрузка, прочность на растяжение и удлинение при разрыве были рассчитаны с использованием компьютерных программ Bluehill (США). Средства по меньшей мере 10 образцов были определены (п = 10).
- Возьмите "слабину", а затем отделить ткани частей со скоростью 1 мм в секунду, пока два куска ткани, удерживаемых вместе полосе SurgiLux отдельные полностью.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Центрифугирование приводит к прозрачным зеленый раствор, который увеличивает вязкость после хранения при температуре 4-6 ° C. После выстаивания в течение 3 недель, зеленый раствор превращается в прозрачный зеленый фильма SurgiLux примерно 20 микрон и, как показано в видео, легко гибким.
При облучении лазером, облигации SurgiLux фильм ткани. Это можно наблюдать на краях пленки, где ткань представляется договор как лазерный луч проходит через пленку (рис. 2). Нет обугливания и...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Хитозан может быть получен в различных молекулярных масс и с разной степенью deactylation (ДВР). Вариации в чистоте хитозан может привести к появлению частиц в растворе SurgiLux; центрифугирования применяется для устранения этих и должны привести в прозрачном зеленом решение. Тем не менее, фильтрация также может быть использован в качестве дополнительной или альтернативной стадии изготовления. Как и в любом обработки материалов, вариации, такие как хитозан DDA и молекулярный вес, иметь последствия для физико-химических,...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Нет конфликта интересов объявлены.
Благодарности
Авторы признают, грант от Национального здравоохранения и медицинских исследований Совета Австралии (NHMRC # 1000674) для LJR Фостер.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Название реагента / оборудования | Компания | Номер в каталоге | Комментарии (по желанию) |
| Хитозан | Sigma-Aldrich | 448877 | |
| Индоцианин зеленый | Sigma-Aldrich | I2633 | Также известен как Cardiogreen |
| Уксусная кислота | Sigma-Aldrich | 320099 | |
| Инфракрасный лазерный диод с волокном доставки. (808 нм, 120 мВт, ширина основного 200 мкм) | CNI Лазеры | Fc-808 | Переменная системе до 5 Вт |
| Лазерные защитные очки | CNI Лазеры | LS-G | |
| Предел аппарата тестирования | Instron Pty Ltd | 5542 | 50 N тензодатчика |
Ссылки
- Kjaergard, H. K. Suture support: is it advantageous. Am. J. Surg. 182, 15S-20S (2001).
- Lauto, A., Mawad, D., Foster, L. J. R. Adhesive biomaterials for tissue reconstruction. J. Chem. Tech. Biotech. 83, 464-472 (2008).
- Fung, L. C., Mingin, G. C., Massicotte, M., Felsen, D., Poppas, D. P. Effects of temperature on tissue thermal injury and wound strength after photochemical wound closure. Lasers Surg. Med. 25, 285-290 (1999).
- Piribo, Glues & Sealants: Industry Background Report. , (2005).
- Lauto, A., Hook, J., Doran, M., Camacho, F., Poole-Warren, L. A., Avolio, A., Foster, L. J. R. Chitosan adhesive for laser tissue-welding: in vitro characterisation. Lasers Surg. Med. 36, 193-201 (2005).
- Lauto, A., Stoodley, M., Marcel, H., Avolio, A., Sarris, M., McKenzie, G., Sampson, D. D., Foster, L. J. R. In vitro and in vivo tissue repair with laser-activated chitosan adhesive. Lasers Surg. Med. 39, 19-27 (2007).
- Lauto, A., Foster, L. J. R., Avolio, A., Sampson, D., Raston, C., Sarris, M., McKenzie, G., Stoodley, M. Sutureless Nerve Repair with Laser-Activated Chitosan Adhesive: A Pilot in vivo Study. J. Photomed. Laser. Surg. 26 (3), 227-234 (2008).
- Marçal, H., Badylak, S. F., Sellaro, T. L., Lauto, A., Foster, L. J. R., Mahler, S. The coalescence of decellularized tissue scaffolds, laser-activated chitosan bioadhesive and olfactory ensheathing cells for tissue repair and regeneration of the spinal cord. Lasers Med. Sci. 23 (1), 96(2008).
- Foster, L. J. R., Thomson, K., Marcal, H., Butt, J., Watson, S., Wakefield, D. A chitosan-vancomycin composite biomaterial as a laser activated surgical adhesive with regional antimicrobial activity. Biomacromolecules. 11 (12), 3563-3570 (2010).
- Shahbazi, J., Marcal, H., Watson, S., Wakefield, D., Sarris, M., Foster, L. J. R. Sutureless sealing of penetrating corneal wounds using a laser-activated thin film adhesive. Lasers Surg. Med. , accepted 15/05/2011 Forthcoming.
- Meyers, M. A., Chen, P. -Y., Lin, A. Y. -M., Seki, Y. Biological materials: Structure and mechanical properties. Prog. Mater. Sci. 53 (1), 1-206 (2008).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
