Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Bioengineering
Click here for the English version

Bioengineering

الشريط: والقابلة للتحلل مرقئ الغراء مستوحاة من مجمع في كل مكان في النباتات لتطبيق الجراحي

Published: June 8, 2016 doi: 10.3791/53930
Automatic Translation
1, 1,2, 2,3
1The Graduate School of Nanoscience and Technology, Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), 2Department of Chemistry, Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), 3Center for Systems Biology, Massachusetts General Hospital/Harvard Medical School

Summary

وصفنا أبسط بروتوكول لإعداد الغراء الطبي للتحلل لديها القدرة مرقئ فعالة. الشريط هو مجموع supramolecular إمتزاج الماء عن طريق خلط حمض التانيك أعدت، وهو مركب موجود في كل مكان وجدت في النباتات، وبولي (الاثيلين) غليكول، مما أسفر عن 2.5 أضعاف التصاق مقاومة للماء مقارنة مع الغراء الليفين التجاري.

Abstract

هذا الفيديو يصف أبسط بروتوكول لإعداد الغراء الجراحية القابلة للتحلل لديها القدرة مرقئ فعالة وزيادة قوة التصاق مقاومة للماء من المواد اللاصقة الأنسجة التجارية. وقد اجتذبت اللاصقة الطبية اهتماما كبيرا كأدوات بديلة محتملة لالغرز والمواد الغذائية بسبب الراحة في الاستخدام مع الحد الأدنى من الغزو. على الرغم من أن هناك العديد من البروتوكولات لتطوير المواد اللاصقة الأنسجة بما في ذلك تلك المتاحة تجاريا مثل الغراء الليفين والمواد القائمة على cyanoacrylate، ومعظمهم كانوا بحاجة إلى سلسلة من توليفات الكيميائية للجزيئات العضوية، أو طرق تنقية البروتين معقدة، في حالة المواد يحركها الحيوي (أي الغراء الليفين). أيضا، ووضع الغراء الجراحية نستعرض خصائص لاصقة عالية مع الحفاظ على التحلل البيولوجي لا يزال يشكل تحديا بسبب صعوبات في تحقيق أداء جيد في بيئة رطبة من الجسم. نحن لتوضيح طريقة جديدة لإعدادالغراء الطبي، والمعروفة باسم الشريط، قبل الانفصال القائم على وزن مجموع supramolecular إمتزاج مياه تشكلت بعد خلط المادي لل، جزيء المشتقة من النباتات لاصقة مقاومة للبلل، T annic وإدارة البحث الجنائي (TA)، ومعروفة البوليمر الحيوي، بولي (الإثيلين) غليكول (PEG). مع نهجنا، ويظهر الشريط ارتفاع قوة التصاق، والتي هي 2،5 أضعاف أكثر من الغراء الليفين التجارية في وجود الماء. وعلاوة على ذلك، الشريط القابلة للتحلل في الظروف الفسيولوجية ويمكن استخدام الغراء لوقف نزيف الدم قويا ضد نزيف الأنسجة. نتوقع انتشار استخدام الشريط في مجموعة متنوعة من البيئات الطبية وتطبيقات تسليم المخدرات، مثل البوليمرات لالجلدي-التصاق، ومستودعات الأدوية، وغيرها.

Introduction

في العقد الماضي، بذلت جهود ليحل محل خيوط والدبابيس الجراحية الحالية لإغلاق الجروح بمواد لاصقة قابلة للتحلل / bioabsorbable بسبب يناسبهم في الاستخدام وانخفاض غزو الأنسجة أثناء العلاج الجراحي. تجاريا تصنف المتاحة الأنسجة والمواد اللاصقة إلى أربعة أنواع: (1) مشتقات cyanoacrylate 1، (2) الغراء الليفين التي شكلتها تحويل الأنزيمية من الفيبرينوجين إلى الفيبرين البوليمرات التي الثرومبين 2،3، (3) المواد القائمة على البروتين مثل كيميائيا أو فيزيائيا الزلال عبر ربط و / أو الجيلاتين 4،5، و (4) بناء البوليمر الاصطناعية منها 6. على الرغم من أنها قد استخدمت في العديد من التطبيقات السريرية، وكلها مواد لاصقة لديها عيوب جوهرية الخاصة بها والسلبيات التي يمكن أن تكون العقبات التي تحول دون استخدام على نطاق واسع. تظهر الغراء القائمة على Cyanoacrylate قوة التصاق عالية للأنسجة، ولكن على سامة من المنتجات مثل cyanoacetate والفورمالديهايد تشكلت خلال التدهور، وغالبا ما يسبب علامةدرجة ificant من الاستجابات الالتهابية 7. الغراء الليفين والزلال أو المواد القائمة على الجيلاتين لديها قضايا السلامة فيما يتعلق بنقل عناصر معدية، مثل الفيروسات من مصادر حيوانية: بلازما الدم البشري لالغراء الليفين والحيوانات بما فيها الماشية والدجاج والخنازير والأسماك الغراء القائمة على الجيلاتين 8. على الرغم من أن عدد قليل من المواد اللاصقة القائمة على البوليمر الاصطناعية وقد تمت الموافقة من قبل إدارة المخدرات الاتحادية (FDA)، ما زالت معظم المواد اللاصقة المصنوعة من البوليمرات الاصطناعية لديك صعوبات في التقليل من خطوات عملية التصنيع وتحقيق توافق مع الحياة 9. الأهم من ذلك، كل الغراء تعاني من ضعف القوة الميكانيكية والتصاق الأنسجة الرطبة 10. في الآونة الأخيرة، والمواد اللاصقة الأنسجة الجزيئية الحيوية مستوحاة من بلح البحر البحرية 11-13، ابن حزم رحمه الله 14، أبو بريص مع بلح البحر 15، والديدان endoparasitic 16 تم البدائل الواعدة لالغراء الطبية الحالية في الظهور بسبب الانضباطي الميكانيكية والخاصةخصائص لاصقة مع توافق مع الحياة. ومع ذلك، حتى يومنا هذا، لا تزال هناك قضايا لمعالجتها قبل أن تصبح المنتجات التجارية 17.

هنا، ونحن التقرير نوع جديد تماما من الغراء الطبي يسمى الشريط الذي أعدته الرابطة الهيدروجينية بين الجزيئات بين المشتقة من النباتات لاصقة جزيء، وحمض التانيك (TA)، والبوليمر الحيوي خامل بولي (جلايكول الإثيلين) (PEG)، كما يشير اسمها. TA هو التانين hydrolysable التمثيلية الموجودة بتواجد مطلق خلال عملية التمثيل الغذائي الثانوي من النباتات. فقد استقطب الكثير من الاهتمام نظرا لمضادة للأكسدة، والمضادة للطفرات، وخصائص مضادة للسرطان، ولقد ثبت للمشاركة في التفاعلات supramolecular مع العديد من البوليمرات مثل البولي (N -isopropylacrylamide) (PNIPAM) وبولي (N - vinylpyrrolidone) (PVPON)، لتشكيل طبقة تلو طبقة (LBL) أفلام 18-20 والإفراج عن المخدرات كبسولات 21-23. في هذه الدراسة، نكتشف أن TA يمكن أن تكون بمثابة كفاءةشاردة وظيفية لاصقة مقاومة للماء لتشكيل لاصق طبي، الشريط. بواسطة خلط بسيط مع TA، يصبح غير قاذورات PEG البوليمر الغراء supramolecular مع 2.5 أضعاف زيادة قوة التصاق مقارنة مع الغراء الليفين التجاري، والحفاظ على هذا الالتصاق طوال تصل إلى 20 دورات من التعلق وانفصال، حتى في وجود الماء . تم اختبار قدرته مرقئ على نموذج نزيف الكبد في الجسم الحي، وأظهر قدرة مرقئ جيدة لوقف النزيف في غضون ثوان قليلة. الشريط له معنى كبير في مجال ذي صلة كأول لاصقة المشتقة من النباتات التي يمكن أن تكشف عن رؤية جديدة في حل عيوب المشاكل الحالية مع النهج مستوحاة الحيوي. ونحن نتوقع أيضا استخدام على نطاق واسع من الشريط في مجموعة متنوعة من التطبيقات الطبية والأدوية مثل الجلدي، والمواد اللاصقة، والبقع بين الافراج عن المخدرات والضمادات العناية بالجروح، والبعض الآخر بسبب بسيط طريقة التحضير، والتدرجية، ومعدل التحلل البيولوجي الانضباطي لها، وكذلك ADHES مقاومة الرطب للغايةخصائص أيون.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

يتم تنفيذ كافة رعاية الحيوانات والتجارب وفقا للبروتوكول الأخلاقية التي تقدمها (المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا) KAIST IRB (مجلس المراجعة المؤسسية).

1. الشريط تشكيل

  1. لإعداد حل TA، ضع قارورة زجاجية 4 مل الحجم على محرك مغناطيسي، وإضافة 1 مل من الماء المقطر مع شريط التحريك. إضافة 1 غرام من حمض التانيك إلى القارورة، وتذوب في الماء عن طريق التحريك لطيف في 200 دورة في الدقيقة لأكثر من 1 ساعة. عندما يذوب TA تماما، ويصبح الخليط شفافة مع اللون البني.
  2. يعد حل PEG بإضافة 1 غرام من مسحوق PEG (4 الأسلحة، و 10 كيلو دالتون، والخطية، 4.6 كيلو دالتون) إلى 1 مل من الماء المقطر تليها خلطها قبل vortexing لبضع ثوان لجعل الطين الأبيض. الحفاظ على هذا الطين في الحاضنة عند 60 درجة مئوية لمدة 10 دقيقة. حتى واحدة بيضاء يصبح واضحا تماما.
    ملاحظة: نقطة انصهار PEG مع 10 كيلو دالتون الوزن الجزيئي حوالي 55- 60 درجة مئوية، و4 كيلو دالتون واحد هو 53-58 درجة مئوية. ذاب PEG يصبح غير قابلة للامتزاج في الماء بحيث / مل يمكن تحقيق نسبة عالية من PEG في الماء تصل إلى 1 ز كحل واضح. مرة واحدة يتم تشكيل حل PEG واضح في درجة حرارة عالية، والحل لا يزال مستقرا عند درجة حرارة الغرفة بعد التبريد.
  3. إضافة 329 ميكرولتر من PEG (4 الأسلحة، و 10 كيلو دالتون) حل أعدت في الخطوة 1،2 حتي 671 ميكرولتر من الحل TA أعدت في الخطوة 1.1 (في حالة الربط الخطي مع 4.6 كيلو دالتون، إضافة 311 ميكرولتر من حل PEG ل 689 ميكرولتر من حل TA) في أنبوب الطرد المركزي الصغيرة. مزيج بلطف اثنين من حلول لزجة والعسل مثل مع ملعقة الضيقة إلى مزجها بشكل متجانس.
    تنبيه: كل الحلول هي لزجة جدا، لذلك يجب على العلماء ببطء ولكن بما فيه الكفاية سحب ما يصل ونقل الحلول مع micropipette.
  4. تدور الخليط المعد في الخطوة 1.3 في 12300 x ج لمدة 3 دقائق في جهاز للطرد المركزي مجهزة الدوار زاوية ثابتة.
  5. بعناية عينياوفه أكبر قدر من طاف وقت ممكن باستخدام micropipette، وجمع المنتجات التي استقرت: هذا هو الشريط تشكيلها بالكامل. بعد تشكيل الشريط، واحفظها في الثلاجة (4-8 درجة مئوية) لمدة تصل إلى عدة أسابيع ملاحظة: الشريط يمكن تعقيمها بواسطة أشعة غاما أو الإلكترون علاج شعاع قبل استخدامها في التطبيقات الجراحية.

2. قياس قوة التصاق الشريط

  1. إعداد قطعتين من أنسجة الجلد الخنازير التي يبلغ قطرها 6 مم عن طريق قطع مع لكمة خزعة بعد إزالة كل الدهون في أنسجة الجلد.
    ملاحظة: تم الحصول على أنسجة الجلد الخنازير من صحة الجلد الجناح الخنازير واشترت من سوق اللحوم المحلية تقع في دايجون في كوريا الجنوبية.
  2. تطبيق الغراء cyanoacrylate التجاري إلى الجانب الخارجي من كل الأنسجة، وإرفاق الأنسجة إلى قضيب معدني.
    ملاحظة: يتم استخدام قضيب معدني كمقبض التكميلي الأنسجة لذلكاعادة لم يجتاح مباشرة من قبل الجهاز. وفقا لذلك، ويمكن الاستعاضة عنها بمواد أخرى بعد تكوين الجهاز الشد.
  3. تطبيق قطرة من الشريط (قطرة من الشريط هو حوالي 3-6 ملغ) إلى جانب واحد من الأنسجة. ثم، ونشر الشريط موحد باستخدام أنسجة أخرى بين الأنسجة اثنين على الجانبين الداخلية لذلك فإنها تعلق بها كما هو مبين في الشكل 2A.
  4. ثم، يدويا إرفاق و فصل الجانبين من أنسجة عدة مرات لخلط متجانس وتحقيق أقصى قدر من التفاعل بين كل الأنسجة والشريط.
  5. مع UTM، بعناية قبضة كل جانب من قضيب. وسيتم تحديد قوة التصاق من القوة اللازمة لفصل اثنين من الأنسجة المرفقة مع الشريط. أولا، وتطبيق قوة من 20 N لمدة 1 دقيقة. بعد ذلك، مع الجهاز، وسحب كل قضيب في اتجاه معاكس بمعدل 1 مم / دقيقة. حتى يتم فصل تماما الأنسجة.
    ملاحظة: سيتم منح البيانات باعتبارها مسافات قوة (FD) منحنى الكشف من قبل الحركةكل قضيب.
  6. حساب قوة التصاق الشريط بقسمة الحد الأقصى لقوة (كيلو نيوتن) التي تظهر في منحنى FD المحرز في الخطوة 2.5 من مساحة سطح العينة، وهذا هو، 3.14 س (0.003 م) 2.
  7. لرصد قوة التصاق في وجود الماء، إضافة 20 ميكرولتر من الماء على منطقة منفصلة بين اثنين من الأنسجة، ونعلق على الفور. مع الجهاز، إجراء اختبار مفرزة مرة أخرى.

3. في المختبر تدهور اختبار

  1. خفض سقف (د = 8 مم) من أنبوب الطرد المركزي الصغيرة، وتزن الغطاء لتعريفه W ج.
  2. ملء الغطاء مع 150 ملغ من الشريط، وتزن كل ذلك معا مرة أخرى لتعيينه مجموع الوزن الأولي W 0.
    تنبيه: لا تفرط الشريط في الحد الأقصى. يجب أن يكون ارتفاع الشريط السفلي من الجزء العلوي من الغطاء، لأنها يمكن أن تكون حاجز مادي لتيار من العازلة في برنامج تلفزيوني الناتجة عن عملية التحريك خلال حضانة في الخطوة 3.4.
    3. 2)، وإضافة 50 مل من العازلة في برنامج تلفزيوني (1X، ودرجة الحموضة 7.4) إلى قارورة الثقافة الخلية بحيث يتم مغمورة الشريط في الغطاء تماما في العازلة في برنامج تلفزيوني، كما هو مبين في الشكل 3A (ن = 5).
  3. احتضان القارورة ثقافة خلية أعدت في الخطوة 3.3 في حاضنة تهتز المدارية عند 37 درجة مئوية، على غرار الظروف الفسيولوجية، مع طيف واثارة (50 دورة في الدقيقة).
    تنبيه: الحفاظ على حالة التحريك في 50 دورة في الدقيقة. قد يسبب دورة في الدقيقة ارتفاع انهيار الشريط.
  4. في كل نقطة زمنية، واتخاذ غطاء مع الشريط من قارورة زراعة الخلايا، ومن ثم تجفيفها التي تهب غاز النيتروجين. وزن الغطاء تحتوي المتبقية الشريط. ضبط الوزن في كل نقطة زمنية لW ر. استبدال برنامج تلفزيوني جديد مرة أخرى، والتخلص منه مرة أخرى بعد قياس دبليو تي في كل نقطة زمنية.
  5. حساب الوزن النسبي المتبقية (٪) المعادلة التالية.
    الوزن النسبي المتبقي (٪) = (W ر ج) / (W 0 - W ج) × 100٪

4. مرقئ قدرة الشريط

ملاحظة: يجب أن يتم تنفيذ جميع التجارب على الحيوانات وفقا للمبادئ التوجيهية وبروتوكول الأخلاقية التي قدمتها وزارة الكورية الصحة والرعاية الاجتماعية.

  1. لتقييم قدرة الجسم الحي في مرقئ، استعراض النموذج الكبد نزيف الماوس كما هو موضح في المرجع 24.
  2. تخدير خمسة عشر الفئران (عادي النواب الماوس، 6 أسابيع، 30 - 35 غرام من الذكور) مع حقن داخل الصفاق من تلييتامين-zolazepam (33،333 ملغ / كلغ) وزيلازين (7.773 ملغم / كغم) (ن = 5 في المجموعة). لتأكيد التخدير المناسبة، قرصة مخلب الحيوان برفق ومراقبة حركات مثل سحب مخلب، وما إلى ذلك لا حركة تشير إلى أن هذا الحيوان هو تخدير بما فيه الكفاية للقيام الجراحة.
  3. لمنع جفاف عيون الحيوان، وتطبيق التعليم والتدريب المهني مرهم للعين بما فيه الكفاية في حين ظلesthesia. فضح الكبد عن طريق شق البطن خط الوسط، ووخز الكبد مع إبرة 18 G للحث على النزيف.
  4. إزالة الدم التي تتدفق مع شاش معقم، ووضع 100 ميكرولتر من الشريط أو الغراء الليفين (مراقبة إيجابية) على الفور على موقع النزيف.
    ملاحظة: ليس هناك حاجة إلى مزيد من خياطة بعد تطبيق الشريط نظرا لخصائص لاصقة على درجة عالية من المقاومة للدماء على أنسجة الجرح. للسيطرة سلبية، يحدث أي علاج على موقع النزيف.
  5. في كل حالة على حدة، ووضع ورقة الترشيح مع الكتلة المعروفة تحت الكبد لجمع الدم من موقع الضرر. استبدال الورق مع واحد جديد كل 30 ثانية لمدة 4 مرات (أي.، 2 دقيقة).
  6. قياس كتلة الدم يمتص على كل ورقة مرشح جمعت كل 30 ثانية. بعد التجربة الحيوان، التضحية الفئران من خلال CO 2 الخنق القتل الرحيم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

الشريط هو مجموع supramolecular أن يستقر بعد الطرد المركزي الخليط اثنين من المحاليل المائية التي تحتوي على TA (1 غرام / مل في الماء المقطر) وPEG (1 غرام / مل في الماء المقطر) مع نسبة 2: 1 حجم (الشكل 1A). نسبة خلط هي العامل الرئيسي في تحقيق درجة عالية من قوة التصاق. عندما يتم تشكيل الشريط من نسبة 2: 1 الاختلاط، 20 وحدة من مجموعة الهيدروكسيل (-OH) في 25 وحدة من TA تتفاعل مع كل مجموعة الأثير (-O-) في PEG، مما أدى إلى أعلى تشكيل روابط هيدروجينية الجزيئات مع أقصى خصائص التصاق. يبدو أن الوحدات الخمس المتبقية من -OH إلى أن تستهلك من قبل الرابطة الهيدروجينية ضمجزيئي مع مجموعة الكربونيل المجاورة (C = O) في TA (الشكل 1B). عندما كان أي واحد من المكونات التي تزيد من نسبة 2: 1 حجم، وقوة التصاق خصوصا انخفض 25. سوف الهيدروجين الرابطة أن يكون أيضا التفاعل المستوى الجزيئي حرج مع الأنسجة. السيطرةوبين الدول وداخل الجزيئي الرابطة الهيدروجينية بين TA وPEG للتماسك، وبين TA والأنسجة للالتصاق قد يكون آلية مقبولة من الشريط بمثابة الغراء الجراحي الفعال.

لقياس قوة التصاق، تم تطبيق الشريط الأول بين كل جانب بشروي اثنين من جلود الخنازير التي يبلغ قطرها 6 مم. وفي وقت لاحق، وقد استحوذت على آلة الشد عبر قضبان المرفقة خارج كل الجلد الخنازير، كما هو مبين في الشكل 2A. وقد تم قياس القوة اللازمة لفصل اثنين من جلود الخنازير من قبل الجهاز في غياب (الشكل 2B) وجود الماء (الشكل 2C) بعد كل 5 دورات من مرفق المتكررة وانفصال، وتصل إلى 20 دورات. وكانت قوة التصاق في الحالة الجافة حوالي 200 كيلو باسكال في القياس الأولي، وحتى ارتفعت إلى حوالي 250 كيلو باسكال بعد 20 دورات. في وجود الماء تضاف إلى كل دورة، والتصاق حوالي 90 كيلو باسكال، الذي ثمانخفض إلى 50 كيلو باسكال بعد 20 دورات. وكانت قوة التصاق في حالة رطبة أقل من ذلك في الحالة الجافة، لكنها ما زالت قابلة للمقارنة مع لاصقة التجاري، الفيبرين الغراء، والتي كانت حوالي 70 كيلو باسكال تقاس الإعداد مطابقا لبلدنا في ظل غياب المياه 25.

وكان التحقيق في التحلل من الشريط بواسطة التحليل الوزني في المختبر (الشكل 3). تم مغمورة الشريط في برنامج تلفزيوني 1X (7.4 درجة الحموضة) عند 37 درجة مئوية مع التحريك لطيف، ثم تم قياس كتلة المتبقية في كل مرة تصل إلى 21 يوما. وأظهرت صور من الشريط المتبقية في كل مرة كما في الشكل 3B. ونسبة 1 المتدهورة تماما بعد 13 يوما، و 42٪ من الشريط التي مكونين مع 2: الشريط الذي أدلى به خلط TA والربط مع 1 وتدهور نسبة 1 بعد 21 يوما (الشكل 3C). معدل التدهور في علاقة عكسية مع قوة التصاق، بسبب تدهور أسرع ويرجع ذلك أساسا إلىانخفاض التفاعل بين الجزيئات، وهذا الشرط يخلق أقل قوة التصاق في حالة من الشريط، كما ذكر سابقا. لذلك كانت النتيجة كما هو متوقع. أظهر نسبة 1 تدهور أبطأ من قبل 1: الشريط مختلطة من 2 1 نسبة لأن كل -OH رد الفعل في TA وجميع -O- في PEG شكلت أكبر عدد من الروابط الهيدروجينية بين الجزيئات. في نسبة 1: 1، وكمية كبيرة من -O- في PEG قد يضعف تماسك، مما أدى إلى تدهور أسرع.

وأخيرا، تم التحقيق القدرة مرقئ من الشريط في الجسم الحي. تم تطبيق الشريط الأول على الكبد الماوس مباشرة بعد الأضرار الناجمة عن إبرة G 18، كما هو مبين في الشكل 4A. وقد تم جمع كمية النزيف خلال 30 ثانية الأولي بعد العلاج بواسطة التكثيف الدم على ورقة الترشيح والمقارنة السلبية (أي علاج) والسيطرة الايجابية (الليفين الغراء) (الأرقام 4B و 4C). وكان المبلغ الإجمالي للنزيف CALCUL أيضاATED عن طريق جمع كمية النزف كل 30 ثانية. حتى توقفت. كما هو مبين في الشكل 4D، ونزيف قمعت بشكل كبير من قدرة مرقئ من الشريط (وبلغ إجمالي كمية النزيف فقط 15.4٪ من الحالات غير المعالجة) بدلا من منتج تجاري، والغراء الليفين (وبلغ إجمالي كمية النزيف 60.7٪ من الحالات غير المعالجة ).

شكل 1
الشكل 1: تشكيل الشريط (A) الخطوات التسلسلية لجعل الشريط (شريط مقياس: 0.5 سم). (ب) التفاعل الكيميائي لتشكيل الشريط عبر داخل وبين الجزيئية الرابطة الهيدروجينية. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2
الشكل 2: قوة التصاق الشريط على الجلد لحم الخنزير (A) وهناك مخطط لإعداد القياس. (B - C) التغييرات قوة التصاق خلال attach- المتكررة ومفرزة على الجلد الخنازير (ب) في حالة عدم و(C) في وجود الماء. أشرطة الخطأ تمثل يعني ± الانحراف المعياري (SD) من 3 القياسات المتكررة (* ف <0.05، ** ف <0.01 ***، ف <0.001 و **** ف <0.0001، مع اتجاه واحد أنوفا اختبار). (إعادة طباعة بإذن من المرجع 25). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (3)
الشكل (3): تدهور أسعار الشريط في الظروف الفسيولوجية (A) صورة من الإعداد قياس. (ب) فوت الممثلنظام التشغيل المتبقية الشريط في كل اختبار تدهور. (ج) التغيرات٪ الكتلة المتبقية بعد فترة من الزمن تفرخ في منطقة عازلة برنامج تلفزيوني 1X (7.4 درجة الحموضة) عند 37 درجة مئوية تم رصد ما يصل إلى 21 يوما (TA: PEG = 2: 1 و 1: 1) (ن = 5 والحانات خطأ ± SD). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (4)
الرقم 4: القدرة مرقئ من الشريط في فيفو (A) صورة تشير إلى تطبيق الشريط على سطح الكبد التي تضررت من إبرة 18 G. (ب) صورة الممثل تظهر كمية النزيف مدة 30 ثانية الأولي. بعد العلاج من الشريط، فضلا عن سلبية (أي وكيل لوقف نزيف الدم) والسيطرة الايجابية (الليفين الغراء). كل مبلغ الكمي للbleeوقد تبين دينغ في (C). (د) المبلغ الإجمالي للنزيف، جمعت كل 30 ثانية حتى يتوقف. تمثل أشرطة الخطأ يعني ± الانحراف المعياري (SD) من 5 القياسات المتكررة (* ف <0.05، ** ف <0.01 ***، ف <0.001 و **** ف <0.0001، مع اتجاه واحد أو اتجاهين أنوفا اختبار). (إعادة طباعة بإذن من المرجع 25). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

قمنا بتطوير فئة جديدة كليا من وقف نزيف الدم لاصقة اسمه الشريط مستوحاة من التفاعل الجزيئي مقاومة للماء من مركب polyphenolic المشتقة من النباتات، TA. TA هو التانين hydrolysable التمثيلي الذي اجتذب اهتمام كبير بسبب المضادة للأكسدة، خصائص مضادة للبكتيريا، ومكافحة مطفرة، ومكافحة للسرطان.

عملية صنع الشريط بسيطة للغاية، قابلة للتطوير، وصديقة للبيئة، كما أنها ليست سوى خلط خطوة واحدة من اثنين من المحاليل المائية تليها الطرد المركزي دون أي مزيد من الإجراءات الصناعية الكيميائية.

بروتوكول خلط المكونات اثنين هو الأسلوب الأكثر شيوعا والأسهل لتشكيل المواد اللاصقة الأنسجة المستخدمة في المنتجات التقليدية، مثل الغراء الليفين. تتشكل عن طريق خلط الفيبرينوجين والثرومبين الحق قبل التقدم إلى الأنسجة 3. ومع ذلك، هناك حاجة إلى التركيب الكيميائي متعددة المراحل لإعداد مكونات لاصقة في حالة سو الغراء cyanoacrylate والمواد اللاصقة القائمة على البوليمر الاصطناعية. وبالإضافة إلى ذلك، تشارك مواد كيميائية شديدة السمية في بعض الأحيان كمكون واحد لتشعبي كيميائيا المكون الآخر يتكون من السلائف البوليمرية في المواد القائمة على البروتين وعلاجه عن طريق غلوتارالدهيد والغراء التي تحتوي على الفورمالين والريسورسنول.

وأظهرت المواد علاجه عن طريق غلوتارالدهيد عالية في الاستجابة للالتهابات الجسم الحي على أنسجة الرئة والكبد في الدراسات الحيوانية باستخدام الأرانب، على الرغم من أن تم الموافقة عليها من قبل ادارة الاغذية والعقاقير لأنسجة الشريان الأبهر. مواد الغراء التي تحتوي على الفورمالين والريسورسنول أيضا يعاني من القلق سمية الناشئة من الفورمالين التفاعل مع الأنسجة المحيطة بها (26).

الخطوة الطرد المركزي هي العائق الوحيد من الشريط النامية باعتباره وفي -forming الموقع، لاصق قابل للحقن في الجسم، ولكن المزايا غزير الشريط والذي يعد، واستخدامه على نطاق واسع مفتوح. خطوة حاسمة لتشكيل الشريط هو أن الاختلاط بين عنصرين قدأن تكون خادعة بعض الشيء بسبب اللزوجة العالية، ولكن عموما، يمكن لأي شخص جعل باستمرار كميات كبيرة من الشريط في المختبر دون أية تغييرات دفعة إلى دفعة.

وكانت قوة التصاق الشريط أعلى 2.5 مرات من تلك التي لاصقة التجارية المستخدمة على نطاق واسع، والغراء الليفين، وقمعت نزيف الشامل بنجاح المرفق مقاومة للدماء الشريط على موقع الجرح في منطقتنا الماوس نموذج نزيف الكبد في الجسم الحي. معدل التحلل والخواص الميكانيكية للالشريط يمكن أن يكون المزيد من الانضباطي باستخدام أفرع / PEG متعددة المسلح، فضلا عن واحد وجود مجموعات نهاية الوظيفية مثل أمين، الكربوكسيل، والايبوكسيد. وكان محسن قوة التصاق القصوى في البيانات لدينا من قبل نسبة من نوع واحد من PEG (4 الأسلحة، و 10 كيلو دالتون و 2 الأسلحة، 6.4 كيلو دالتون) إلى TA، ولكن ينبغي أيضا أن تتأثر من قبل مجموعات نهاية الوظيفية، وعدد من الأسلحة والوزن الجزيئي من PEG.

ونحن نتوقع أن الشريط يمكن أن يكون أيضا استخدام على نطاق واسع باعتباره مستودع المخدرات وadhesivالبريد التصحيح لأغراض التئام الجروح، وليس فقط كعامل لوقف نزيف الدم بسبب قدرته على تغليف المواد الكيميائية عن طريق تقارب معروفة من TA لمجموعة متنوعة من الجزيئات، بما في ذلك زلال المصل البقري 27، DNA 28، وبولي (N -isopropylacrylamide) ( PNIPAM) 29، والمعادن أيونات 30.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Tannic acid Sigma-aldrich 403040
Poly(ethylene oxide), 4-arm, hydroxy terminated Aldrich 565709 Averge Mn ~ 10,000
Poly(ethylene glycol) Aldrich 373001 Average Mn 4,600
Biopsy punch Miltex 33-36 Diameter = 6 mm
Aron Alpha Toagosei Co., Ltd. Instant glue
Universal testing machine (UTM) Instron 5583
Microcentrifuge tubes SPL life science 60015 1.5 ml
Petri dish SPL life science 10090 90 x 15 mm
Sodium phosphate monobasic Sigma S5011 1x PBS ingredient
Sodium phosphate dibasic Sigma S5136 1x PBS ingredient
Sodium chloride Duchefa biochemie S0520.5000 1x PBS ingredient
Incubating shaker Lab companion SIF6000R
ICR mice Orient bio Normal ICR mouse 6 weeks, 30 - 35 g, male
Tiletamine-zolazepam (Zoletil 50) Virbac
Zylazine (Rompun) Bayer
PrecisionGlideTM needle (18 G) BD 302032 18 G
Filter paper Whatman 1001 125 Diameter = 125 mm
Parafilm Bemis Flexible Pakaging PM996

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Leggat, P. A., Smith, D. R., Kedjarune, U. Surgical applications of cyanoacrylate adhesives: a review of toxicity. ANZ J Surg. 77 (4), 209-213 (2007).
  2. MacGillivray, T. E. Fibrin Sealants and Glues. J Cardiac Surg. 18 (6), 480-485 (2003).
  3. Radosevich, M., Goubran, H. A., Burnouf, T. Fibrin sealant: scientific rationale, production methods, properties and current clinical use. Vox. Sang. 72 (3), 133-143 (1997).
  4. Schultz, D. G. FDA approval: BioGlue Surgical Adhesive P010003. FDA. , Available from: http://www.accessdata.fda.gov/cdrh_docs/pdf/P010003a.pdf (2001).
  5. Nomori, H., Horio, H., Suemasu, K. The efficacy and side effects of gelatin-resorcinol formaldehyde-glutaraldehyde (GRFG) glue for preventing and sealing pulmonary. Surg. Today. 30 (3), 244-248 (2000).
  6. Duarte, A. P., Coelho, J. F., Bordado, J. C., Cidade, M. T., Gil, M. H. Surgical adhesives: Systematic review of the main types and development forecast. Prog. Polym. Sci. 37 (8), 1031-1050 (2012).
  7. Bhatia, S. K. Traumatic injuries. Biomaterials for clinical applications. , Springer. New York. 1st Ed 213-258 (2010).
  8. Bouten, P. J. M., et al. The chemistry of tissue adhesive materials. Prog.Polym. Sci. 39 (7), 1375-1405 (2014).
  9. Annabi, N., Tamayol, A., Shin, S. R., Ghaemmaghami, A. M., Peppas, N. A., Khademhosseini, A. Surgical materials: Current challenges and nano-enabled solutions. Nano Today. 9 (5), 574-589 (2014).
  10. Strausberg, R. L., Link, R. P. Protein-based medical adhesives. Trends.Biotechnol. 8 (2), 53-57 (1990).
  11. Bilic, G., et al. Injectable candidate sealants for fetal membrane repair: bonding and toxicity in vitro. Am J Obstet Gynecol. 202 (1), 1-9 (2010).
  12. Mehdizadeh, M., Weng, H., Gyawali, D., Tang, L., Yang, J. Injectable citrate-based mussel-inspired tissue bioadhesives with high wet strength for sutureless wound closure. Biomaterials. 33 (32), 7972-7980 (2012).
  13. Ryu, J. H., Lee, Y., Kong, W. H., Kim, T. G., Park, T. G., Lee, H. Catechol-functionalized chitosan/pluronic hydrogels for tissue adhesives and hemostatic materials. Biomacromolecules. 12 (7), 2653-2660 (2011).
  14. Mahdavi, A., et al. A biodegradable and biocompatible gecko-inspired tissue adhesive. Proc Natl Acad Sci USA. 105 (7), 2307-2310 (2008).
  15. Lee, H., Lee, B. P., Messersmith, P. B. A reversible wet/dry adhesive inspired by mussels and geckos. Nature. 488, 338-341 (2007).
  16. Yang, S. Y., et al. A bio-inspired swellable microneedle adhesive for mechanical interlocking with tissue. Nature Commun. 4, 1702-1710 (2013).
  17. Spotnitz, W. D., Burks, S. Hemostats, sealants, and adhesives: components of the surgical toolbox. Transfusion (Paris). 48 (7), 1502-1516 (2008).
  18. Erel, I., Schlaad, H., Demirel, A. L. Effect of structural isomerism and polymer end group on the pH-stability of hydrogen-bonded multilayers. J Colloid Interface Sci. 361 (2), 477-482 (2011).
  19. Shutava, T. G., Prouty, M. D., Agabekov, V. E., Lvov, Y. M. Antioxidant Properties of Layer-by-Layer films on the Basis of Tannic Acid. Chem Lett. 35 (10), 1144-1145 (2006).
  20. Schmidt, D. J., Hammond, P. T. Electrochemically erasable hydrogen-bonded thin films. Chem Commun. 46 (39), 7358-7360 (2010).
  21. Shutava, T., Prouty, M., Kommireddy, D., Lvov, Y. pH Responsive Decomposable Layer-by-Layer Nanofilms and Capsules on the Basis of Tannic Acid. Macromolecules. 38 (7), 2850-2858 (2005).
  22. Erel, I., Zhu, Z., Zhuk, A., Sukhishvili, S. A. Hydrogen-bonded layer-by-layer films of block copolymer micelles with pH-responsive cores. J Colloid Interface Sci. 355 (1), 61-69 (2011).
  23. Kim, B. -S., Lee, H. -I., Min, Y., Poon, Z., Hammond, P. T. Hydrogen-bonded multilayer of pH-responsive polymeric micelles with tannic acid for surface drug delivery. Chem Commun. 45 (28), 4194-4196 (2009).
  24. Murakami, Y., Yokoyama, M., Nishida, H., Tomizawa, Y., Kurosawa, H. A simple hemostasis model for the quantitative evaluation of hydrogel-based local hemostatic biomaterials on tissue surface. Colloids Surf B Biointerfaces. 65 (2), 186-189 (2008).
  25. Kim, K., et al. TAPE: A Medical Adhesive Inspired by a Ubiquitous Compound in Plants. Adv Funct Mater. 25 (16), 2402-2410 (2015).
  26. Suzuki, S., Ikada, Y. Adhesion of cells and tissues to bioabsorbable polymeric materials: scaffolds, surgical tissue adhesives and anti-adhesive materials. J Adhes. Sci. Technol. 24 (13), 2059-2077 (2010).
  27. Lomova, M. V., et al. Multilayer Capsules of Bovine Serum Albumin and Tannic Acid for Controlled Release by Enzymatic Degradation. ACS Appl Mater Interfaces. 7 (22), 11732-11740 (2015).
  28. Shin, M., Ryu, J. H., Park, J. P., Kim, K., Yang, J. W., Lee, H. DNA/Tannic Acid Hybrid Gel Exhibiting Biodegradability, Extensibility, Tissue Adhesiveness, and Hemostatic Ability. Adv Funct Mater. 25 (8), 1270-1278 (2015).
  29. Kozlovskaya, V., Kharlampieva, E., Drachuk, I., Chenga, D., Tsukruk, V. V. Responsive microcapsule reactors based on hydrogen-bonded tannic acid layer-by-layer assemblies. Soft Matter. 6 (15), 3596-3608 (2010).
  30. Oh, D. X., et al. A rapid, efficient, and facile solution for dental hypersensitivity: The tannin-iron complex. Sci Rep. 5, 10884 (2015).

Tags

الهندسة الحيوية، العدد 112، الغراء الجراحي، بوليفينول، العفص، أوتاد، الإرقاء، القابلة للتحلل
الشريط: والقابلة للتحلل مرقئ الغراء مستوحاة من مجمع في كل مكان في النباتات لتطبيق الجراحي
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Kim, K., Lee, H., Hong, S. TAPE: A… More

Kim, K., Lee, H., Hong, S. TAPE: A Biodegradable Hemostatic Glue Inspired by a Ubiquitous Compound in Plants for Surgical Application. J. Vis. Exp. (112), e53930, doi:10.3791/53930 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter