En Chitosan Based, Laser Activated Thin Film Kirurgisk lim, 'SurgiLux': Forberedelse og demonstrasjon

Summary

Fabrikasjon av en roman, fleksible tynnfilm kirurgisk lim fra FDA godkjente ingredienser, kitosan og indocyanine grønt er beskrevet. Liming av dette lim til kollagene vev gjennom en enkel aktiveringsprosessen med lavspent infrarød laser blir demonstrert.

Abstract

Suturene er en 4000 år gammel teknologi som forblir "gull-standard" for lukking av sår i kraft av sin reparasjon styrke (~ 100 kPa). Imidlertid kan suturer fungere som en nidus for infeksjon og i mange prosedyrer er i stand til å bevirke sår reparasjon eller forstyrre funksjonell vev regenerasjon. ¹ Kirurgiske lim og klebemidler, slik som de som er basert på fibrin og cyanoakrylater, har blitt utviklet som alternativer til suturer for reparasjon av slike sår. Men dagens kommersielle lim har også betydelige ulemper, alt fra virus og prion overføring og mangel på reparasjon styrke som med Fibrinlim, til vev giftighet og mangel på biokompatibilitet for Cyanoakrylat baserte lim. Videre, tilgjengelige kirurgiske klebemidler en tendens til å være gel-basert og kan ha utvidet herdetider som begrenser deres anvendelse. ² Tilsvarende bruk av UV lasere lette tverrbindende mekanismer i proteinbasert eller albumin 'solders 'kan føre til DNA-skader, mens laser vev sveising (LTW) predisponerer termisk skade på vev. ³ Til tross for sine ulemper, lim og LTW har fanget ca 30% av lukking av sår markedet rapporteres å være i overkant av 5 milliarder USD per år, en betydelig testament til behovet for suturløs teknologi. ⁴

I søken suturløs teknologi har vi utnyttet kitosan som et biomateriale for utvikling av en fleksibel, tynn film, laser-aktivert kirurgisk klebemiddel betegnet 'SurgiLux'. Denne romanen bioadhesive bruker en unik kombinasjon av biomaterialer og fotonikk som er FDA godkjente og brukt i en rekke biomedisinske applikasjoner og produkter. SurgiLux overvinner alle de ulemper som er forbundet med suturer og aktuelle kirurgiske klebemidler (se tabell 1).

I denne presentasjonen rapporterer vi relativt enkel protokoll for fabrikasjon av SurgiLux og demonstreresin laser aktivering og vev sveis styrke. SurgiLux filmer overholde collagenous vev uten kjemisk modifisering som tverrbinding og gjennom bestråling ved hjelp av en forholdsvis lav-drevet (120 mW) infrarød laser istedenfor av UV-lys. Kitosan filmer har en naturlig, men svakt limet tiltrekning til kollagen (~ 3 kPa), understreker laser aktivering av chitosan baserte SurgiLux filmer styrken av denne adhesjon gjennom polymerkjede interaksjoner som følge av forbigående termisk ekspansjon. ⁵ Uten denne 'aktiveringen' prosess blir SurgiLux filmer lett fjernes. ^6-9 SurgiLux har blitt testet både in vitro og in vivo på en rekke vev inkludert nerve, tarm, dura mater og hornhinne. I alle tilfeller viste det god biokompatibilitet og ubetydelig termisk skade som følge av bestråling. ^6-10

Protocol

1. Utarbeidelse av SurgiLux Solution Forberede en 2% (v / v) løsning av eddiksyre ved hjelp av avionisert vann i et rent begerglass, bruke en laminær hette for å unngå forurensning. Veie 0,02% (w / v) av chromophore, indocyanine grønt ICG, i et sterilt Eppendorf rør; sikre røret er innpakket i folie for å forhindre noen lys penetrasjon. Ved hjelp av en ren, engangspipette, overføre omtrent 1 ml fortynnet eddiksyre til røret for å oppløse fargestoffet, rist forsiktig og holde in…

Representative Results

Sentrifugering fører til en gjennomsiktig grønn løsning, noe som øker viskositet etter lagring ved 4-6 ° C. Etter henstand i 3 uker, er det grønne løsningen omdannet til en gjennomsiktig grønn SurgiLux film ca 20 mikrometer tykt, og som vist i videoen, er lett fleksibel. Ved bestråling med laser, SurgiLux film obligasjoner til vevet. Dette kan observeres ved kantene av filmen der vevet synes å faller like laserstrålen passerer over filmen (Figur 2). Ingen forkulli…

Discussion

Kitosan kan fås i en rekke molekylvekter og med ulik grad av deactylation (DDA). Variasjoner i kitosan renhet kan føre til tilstedeværelse av partikler i SurgiLux løsningen, sentrifugering brukes til å eliminere disse og bør resultere i en gjennomsiktig grønn løsning. Imidlertid kan filtrering også brukes som en ekstra eller alternativ fabrikasjon trinn. Som med alle materialer behandlingen, variasjoner, for eksempel chitosan DDA og molekylvekt, har implikasjoner for de fysiokjemiske, biologiske og materielle e…

Materials

Name of the reagent/equipment	Company	Catalogue number	Comments (optional)
Chitosan	Sigma-Aldrich	448877
Indocyanine Green	Sigma-Aldrich	I2633	Also known as Cardiogreen
Acetic acid	Sigma-Aldrich	320099
Infra-red diode laser with fiber delivery. (808 nm, 120 mW, Beam core 200 μm)	CNI Lasers	Fc-808	Variable system up to 5 W power
Laser safety glasses	CNI Lasers	LS-G
Tensile testing apparatus	Instron Pty Ltd	5542	50 N load cell