Waiting
Login processing...

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

Bioengineering

ЛЕНТА: Биоразрушаемый кровоостанавливающие клей Вдохновленный Ubiquitous соединения в растениях для хирургических Применение

Published: June 8, 2016 doi: 10.3791/53930

Summary

Мы опишем наиболее простой протокол для подготовки биоразлагаемый медицинский клей, который имеет эффективную способность кровоостанавливающее. ЛЕНТА представляет собой не смешивающийся с водой супрамолекулярная агрегат получают путем смешивания дубильной кислоты, повсеместное соединение, содержащееся в растениях, и поли (этилен) гликоля, что дает в 2,5 раза больше водостойкую адгезию по сравнению с коммерческим клеем фибрина.

Abstract

Это видео описывает простейший протокол получения биоразлагаемого хирургического клея, который имеет эффективную способность кровоостанавливающее и большую водонепроницаемую прочность сцепления, чем клеев коммерческих тканей. Медицинские клеи привлекли большое внимание в качестве потенциальных альтернативных инструментов для наложения швов и скрепок из-за их удобства в использовании с минимальной инвазивности. Несмотря на то, существует несколько протоколов для разработки адгезивов ткани, включая коммерчески доступные, такие как фибрин клеями и цианоакрилатных на основе материалов, в основном, они требуют ряда химических синтезов органических молекул или сложных методов протеин-очистки, в случае био управляемых материалов (то есть, фибриновый клей). Кроме того, разработка хирургических клеев экспонирование высокие адгезионные свойства, сохраняя при этом способность к биологическому разложению остается серьезной проблемой из-за трудностей в достижении хорошей производительности в условиях повышенной влажности тела. Проиллюстрируем новый способ подготовитьмедицинский клей, известный как лента, по весу на основе разделения не смешивающегося с водой супрамолекулярную агрегат , образованный после физического смешивания растительного происхождения, молекулы мокрая водостойкой лентой, Т annic ИДС (ТА), а также хорошо известный биополимер, поли (этилен) (ПЭГ). С помощью нашего подхода, ЛЕНТА показывает высокую прочность адгезии, что в 2,5 раза больше, чем коммерческий клей фибрина в присутствии воды. Кроме того, лента является биоразлагаемым в физиологических условиях, и может быть использован в качестве мощного гемостатического клея против тканевого кровотечения. Мы ожидаем, что широкое использование ленты в различных медицинских учреждениях и приложений доставки лекарственных средств, таких как полимеры для слизисто-адгезии, складов наркотиков и других.

Introduction

В последнее десятилетие были предприняты усилия, чтобы заменить существующие хирургические шовные материалы и скобы, чтобы закрыть раны с биоразлагаемыми / биопоглощаемые клеев из-за их удобства в использовании и инвазивности низкой ткани во время хирургического лечения. Коммерчески доступные тканевых клеев подразделяются на четыре типа: (1) производные цианокрилатные 1, (2) фибриновых клеями , образованные путем ферментативного превращения фибриногена в фибрин полимеров тромбином 2,3, (3) на основе белка материалы , такие как химически или физически сшитый альбумин и / или желатин 4,5, и (4) синтетический полимер на основе 6 из них. Несмотря на то, что они были использованы во многих клинических применений, все клеи имеют свои собственные внутренние недостатки и недостатки, которые могут быть препятствия для их широкого использования. Цианакрилатные-клеи на основе демонстрируют высокую прочность адгезии к тканям, но их токсичные побочные продукты, такие как цианоацетатным и формальдегида, образующихся при деградации, часто вызывают знакificant степени воспалительных реакций 7. Фибрина клеи и альбумин или желатин на основе материалы имеют вопросы безопасности , касающиеся передачи инфекционных компонентов, таких как вирусы из животных источников: плазме крови человека для фибриновых клеев и животных , включая крупный рогатый скот, кур, свиней и рыбы для желатина на основе клеев 8. Хотя некоторые синтетические полимерные клеи на основе были утверждены Федеральным управлением медикаментов (FDA), большинство клеев из синтетических полимеров , продолжают испытывать трудности в деле минимизации шагов производственного процесса и достижение биосовместимости 9. Самое главное, что все клеи страдают от плохой механической и адгезионной прочности для влажных тканей 10. В последнее время , клеи биомиметические ткани навеянные морскими мидиями 11-13 гекконов 14, геккон с мидий 15 и эндопаразитических червей 16 были становятся перспективные альтернативы текущих медицинских клеев из - за их механических и перестраиваемыйадгезионные свойства с биосовместимости. Тем не менее, и по сей день, все еще ​​есть вопросы , которые необходимо решить , прежде чем они станут коммерческими продуктами 17.

Мы сообщаем о совершенно новый тип медицинского клея под названием ЛЕНТА, который получают путем межмолекулярных водородных связей между растительного происхождения, клеевой молекулы, дубильные кислоты (ТА), и био-инертный полимер поли (этиленгликоль) (ПЭГ), как указывает его название. TA является представителем гидролизуемый танин Повсеместно найдены во время вторичного метаболизма растений. Она привлекает к себе большое внимание в связи с его антиоксидантными, анти-мутагенным, и анти-канцерогенные свойства и было показано , участвовать в супрамолекулярных взаимодействий со многими полимерами, такими как поли (N -isopropylacrylamide) (PNIPAM) и поли (N - винилпирролидона) (PVPON), чтобы сформировать слой за слоем (LBL) пленок 18-20 и лекарственно-рилизинг микрокапсул 21-23. В этом исследовании мы обнаружили, что TA может действовать как эффективныйводостойкий клей функциональный фрагмент с образованием медицинского клея, ЛЕНТА. Путем простого смешивания с TA, не-обрастания полимер ПЭГ становится супрамолекулярная клей с 2,5-кратным увеличением адгезионной прочности по сравнению с коммерческим клеем фибрина, и эта адгезия сохраняется на протяжении до 20 циклов прикрепления и снятия, даже в присутствии воды , Его гемостатический способность тестировалась на печень кровоточащей модели в естественных условиях и показали хорошую способность кровоостанавливающее , чтобы остановить кровотечение в течение нескольких секунд. ЛЕНТА имеет существенное значение в соответствующем поле в качестве первого растительного происхождения, клей, который может показать новый взгляд на решение недостатков нынешних проблем, связанных с био-вдохновил подходов. Мы также ожидаем, что широкое использование ленты в различных медицинских и фармацевтических применений, таких как слизисто-клеи, пластыри с наркотиками отпуская, перевязочных помощи, а также других из-за его простой метод подготовки, масштабируемости, перестраиваемой скорости биодеградации, а также высоко влажное устойчивые к adhesионные свойства.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Все по уходу за животными и эксперименты проводятся в соответствии с этическими протоколом, предоставленной KAIST (Корейский передовой институт науки и технологии) IRB (Institutional Review Board).

1. ЛЕНТА Формирование

  1. Для приготовления раствора TA, поместите 4 мл размера стеклянный флакон на магнитной мешалкой, и добавляют 1 мл дистиллированной воды, снабженную стержнем дл перемешивани. Добавляют 1 г дубильной кислоты в пробирку, и растворить его в воде при осторожном перемешивании со скоростью 200 оборотов в минуту в течение более 1 часа. Когда ТА полностью растворяется, смесь становится прозрачным с коричневым цветом.
  2. Готовят раствор ПЭГ путем добавления 1 г порошка ПЭГ (4-оружия, 10 кД, и линейные, 4,6 кДа) до 1 мл дистиллированной воды с последующим их смешиванием при помощи вортекса в течение нескольких секунд, чтобы сделать белой суспензии. Хранить эту суспензию в термостате при 60 ° С в течение 10 мин. пока белый человек не станет совершенно ясно.
    Примечание: Температура плавления ПЭГ с 10 кДа молекулярной массой около 55- 60 ° С, а 4 кД один 53 - 58 ° С. Расплавленный PEG становится смешивающиеся с водой, так что высокая концентрация PEG в воде до 1 г / мл может быть достигнуто в виде прозрачного раствора. После того, как прозрачный раствор ПЭГ образуется при высокой температуре, раствор остается стабильным при комнатной температуре после охлаждения.
  3. Добавить 329 мкл ПЭГ (4-оружия, 10 кДа) раствор, полученный на стадии 1,2 до 671 мкл раствора TA, полученного на стадии 1.1 (в случае линейного ПЭГ с 4,6 кДа, добавляют 311 мкл раствора ПЭГ 689 мкл раствора, TA) в микро-центрифужные пробирки. Аккуратно смешать два вязкие и медоподобный решения с узким шпателем, чтобы смешать их равномерно.
    ВНИМАНИЕ: Оба решения являются достаточно вязким, так что ученый должен медленно , но достаточно подтянуть и передавать решения с помощью микропипетки.
  4. Спин смеси, полученной на стадии 1.3 при 12300 х г в течение 3 мин в центрифуге, снабженной фиксированным угловым ротором.
  5. Тщательно бэрОве, как большая часть надосадочной жидкости, как это возможно с помощью микропипетки, и собрать продукт, который оседает вниз: Это полностью сформированный ЛЕНТА. После формирования TAPE, храните его в холодильнике (4 - 8 ° С) в течение до нескольких недель . ПРИМЕЧАНИЕ: ЛЕНТА можно стерилизовать с помощью гамма - излучения или обработки электронного пучка до использования в хирургических приложениях.

2. Измерение Прочность сцепления TAPE

  1. Подготовьте два куска свиной ткани кожи с диаметром 6 мм резанием с трепанобиопсия после удаления всех жира на ткани кожи.
    ПРИМЕЧАНИЕ: свиная ткань кожи была получена от здоровых свиней фланговой кожи и был приобретен у местного рынка мяса , расположенного в городе Тэджон в Южной Корее.
  2. Применение коммерческого цианакрилатный клей на внешней стороне каждой ткани, и прикрепить ткань к металлическому стержню.
    Примечание: Металлический стержень используется в качестве дополнительной рукоятки так тканейповторно непосредственно не охвачена машиной. Соответственно, он может быть заменен другими материалами, после конфигурации машины на растяжение.
  3. Нанесите каплю TAPE (капля TAPE составляет приблизительно 3 - 6 мг) на одну сторону ткани. Затем распространить TAPE равномерно с помощью другой ткани между двумя тканями на их внутренних сторонах , чтобы они присоединены , как это показано на рисунке 2А.
  4. Затем вручную прикрепить и снять обе стороны тканей несколько раз гомогенно смешивать и максимизируют интерфейс между каждой ткани и ленты.
  5. С UTM, тщательно сцепление с каждой стороны штанги. Прочность сцепления будет определяться силой, необходимой для отсоединения двух тканей, прикрепленные с помощью клейкой ленты. Во-первых, применить силу 20 Н в течение 1 мин. Далее, с машиной, тянуть каждый стержень в противоположном направлении со скоростью 1 мм / мин. до тех пор, пока ткань полностью отсоединена.
    Примечание: Данные будут даны в качестве силы расстояния (FD) кривая обнаруживается движениекаждого стержня.
  6. Рассчитать прочность сцепления ленты с помощью деления максимальной силы (кН) , показанную на кривой FD , достигнутый на шаге 2.5 на площадь поверхности образца, то есть 3,14 х (0,003 м) 2.
  7. Для контроля прочности адгезии в присутствии воды, добавить 20 мкл воды на Дистанционная область между двумя тканями, и присоединить их немедленно. С машиной, выполнить тест снова отряд.

3. In Vitro Деградация Test

  1. Отрежьте колпачок (d = 8 мм) микро-центрифуге трубки и взвесить крышку для того чтобы определить его как W с.
  2. Заполните крышку с 150 мг TAPE, и взвесить все вместе снова , чтобы установить его в качестве общего первоначального веса W 0.
    ВНИМАНИЕ: Не перегружайте ЛЕНТА в крышке. Высота лента должна быть ниже, чем в верхней части крышки, так как он может быть физическим барьером для потока буфера PBS, генерируемого в процессе перемешивания в течение инкубации на стадии 3.4.
  3. 2), и добавьте 50 мл буфера PBS (1x, рН 7,4) в колбу для культивирования клеток , так ЛЕНТА в крышке полностью погружен в буфере PBS, а показано на фигуре 3А (п = 5).
  4. Выдержите в колбу для культивирования клеток, полученного на стадии 3.3, в орбитальном встряхивании инкубаторе при температуре 37 ° С, аналогично физиологических условиях, при осторожном перемешивании (50 оборотов в минуту).
    ВНИМАНИЕ: Держите условие перемешивания при 50 оборотах в минуту. Более высоких оборотах может вызвать коллапс ленты.
  5. В каждый момент времени, возьмите крышку с лентой из колбы для культивирования клеток, а затем высушить их продувкой газообразным азотом. Взвесьте колпачок, содержащий оставшейся ленты. Установите вес в каждый момент времени к W т. Снова заменить свежим PBS, и встряхнуть его снова после измерения W т в каждый момент времени.
  6. Вычислить относительную Остаточный вес (%) по следующему уравнению.
    Относительная Остаточный вес (%) = (W т с) / (W 0 - W с) х 100%

4. кровоостанавливающие Способность TAPE

Примечание: Все эксперименты на животных должны проводиться в соответствии с руководящими принципами и этическим протоколом , предоставленным Министерством здравоохранения и социального обеспечения Республики Корея.

  1. Для того, чтобы оценить способность кровоостанавливающее в естественных условиях, обзор модели печени кровоизлияние мыши , как описано в ссылке 24.
  2. Обезболить пятнадцать мышей (нормальная ICR мышь, 6 недель, 30 - 35 г, самцы) с внутрибрюшинного введения tiletamine-zolazepam (33,333 мг / кг) и ксилазина (7,773 мг / кг) (п = 5 на группу). Для того, чтобы подтвердить правильность обезболивание, щепотка лапу животного аккуратно и наблюдать движения , такие как снятие лапу и т.д. Движение не указывает на то, что животное достаточно наркозом делать операцию.
  3. Для того, чтобы предотвратить сухость глаз животного, нанесите мазь ветеринара глаза достаточно в то время как подESTHESIA. Обнажить печень через срединный разрез брюшной стенки, и колоть печень с 18 G иглой, чтобы вызвать кровотечение.
  4. Удалите текущую кровь с стерильную марлю и положить 100 мкл TAPE или фибринового клея (положительный контроль) непосредственно на месте кровотечения.
    Примечание: Никаких дополнительных ушивание не требуется после применения ЛЕНТА из - за его высокой устойчивостью крови адгезионных свойств на раневых тканей. Для отрицательного контроля, никакая обработка не происходит в месте кровотечения.
  5. В каждом случае, положить фильтровальную бумагу с известной массой под печенью, чтобы собрать кровь из места повреждения. Замените бумагу на свежую через каждые 30 секунд в течение 4 -х раз (то есть., 2 мин).
  6. Измеряют массу поглощенной крови на каждый бумажный фильтр собирают каждые 30 сек. После эксперимента на животных, принести в жертву мышей через СО 2 удушья эвтаназии.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

ЛЕНТА представляет собой супрамолекулярная агрегат , который оседает после центрифугирования смеси двух водных растворов , содержащих TA (1 г / мл в дистиллированной воде) и ПЭГ (1 г / мл в дистиллированной воде) с 2: 1 (объемное соотношение Рис . 1А) Соотношение компонентов смеси является ключевым фактором в достижении высокой прочности адгезии; когда ЛЕНТА образована 2: 1 соотношении компонентов смеси, 20 единиц гидроксильной группы (-ОН) в 25 единиц TA взаимодействуют с каждой эфирной группой (-O-) в PEG, в результате чего в высшей образования межмолекулярных водородных связей с максимумом адгезионные свойства. Остальные пять единиц -ОН , кажется, потребляемый внутримолекулярной водородной св зи с соседними карбонильными группами (C = O) в ТА (Рисунок 1В). Когда либо один из компонентов был сверх 2: объемное соотношение 1, сила адгезии заметно уменьшилась 25. Водородные связи также будет критическое взаимодействие на молекулярном уровне с тканями. управлениемеж- и внутрирегиональной молекулярное соединение водорода между ТА и PEG для сплочения, а также между ТП и тканей для адгезии может быть возможный механизм ТБН в качестве эффективного хирургического клея.

Для измерения прочности адгезии, ЛЕНТА впервые был применен между каждым эпидермальными стороны двух свиных шкур с диаметром 6 мм. Впоследствии она была охвачена на разрывной машине с помощью штанги , прикрепленные снаружи каждой свиной кожи, как показано на рисунке 2А. Усилие , необходимое для отсоединения двух свиные шкуры измеряли с помощью аппарата при отсутствии (Фигура 2В) и в присутствии воды (фиг.2с) после каждых 5 циклов повторного прикрепления и снятия, вплоть до 20 циклов. Прочность адгезии в сухом состоянии составляла около 200 кПа при первоначальном измерении, и даже увеличилась до примерно 250 кПа после 20 циклов. В присутствии воды, добавляемой к каждому циклу, адгезия была около 90 кПа, которое затемснизилась до 50 кПа после 20 циклов. Прочность адгезии во влажном состоянии была ниже , чем в сухом состоянии, но это было до сих пор сравнимой с клеем, коммерческим фибринового клея, который составил около 70 кПа измеряется с помощью настройки идентичны нашим в отсутствии воды 25.

Разлагаться ТБН была исследована гравиметрического анализа в пробирке (рис 3). Ленту погружают в 1X PBS (рН 7,4) при 37 ° С при осторожном перемешивании, затем массу оставшееся каждый раз, когда измеряли до 21 суток. Фотографии оставшейся ленты каждый раз, также показаны на фигуре 3В. ЛЕНТА путем смешивания TA и ПЭГ с соотношением 1: 1 был полностью деградировали после 13 дней, и 42% лента из двух компонентов с соотношении 2: 1 деградировала после 21 дней (рис 3C). Скорость разложения находится в обратной корреляции с прочностью адгезии, потому что быстрее деградация в основном за счетниже межмолекулярного взаимодействия, и это условие создает более низкую прочность сцепления в случае TAPE, как уже упоминалось ранее. Таким образом, результат был, как ожидалось; ЛЕНТА смешивают в соотношении 2: 1 показал более медленное разложение, чем на соотношении 1: 1, потому что все реактивная -OH в ТА и все -O- в ПЭГ образуется наибольшее количество межмолекулярных водородных связей. При соотношении 1: 1, избыточное количество -О- в ПЭГ может ослабить когезионную, что приводит к более быстрому разложению.

И, наконец, кровоостанавливающее способность TAPE была исследована в естественных условиях. ЛЕНТА впервые был применен на печень мыши сразу после того, как повреждения от 18 G иглы, как показано на рисунке 4A. Величина кровотечения в течение начального 30 секунд после обработки собирают кровь адсорбировать на фильтровальную бумагу , и сравнивая отрицательный (никакая обработка) и положительного контроля (фибриновый клей) (Фигуры 4В и 4С). Общее количество кровотечений была также Расчитатьованные путем сбора количества кровотечения каждые 30 сек. пока оно не будет остановлено. Как показано на фиг.4D, кровотечение было значительно подавлено гемостаза способности TAPE (Общее количество кровотечение было только 15,4% необработанного случае) , а не коммерческий продукт, фибринового клея (общее количество кровотечение было 60,7% необработанного случая ).

Рисунок 1
Рисунок 1: Формирование TAPE (A) Последовательные этапы изготовления ЛЕНТА. (Масштабную линейку: 0,5 см). (В) Химическая реакция образования ЛЕНТА с помощью внутри- и межмолекулярных водородных связей. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

фигура 2
Рис . 2: Прочность сцепления ленты на свиную кожу (А) Схема А настройки измерения. - С) изменяется адгезионная прочность при повторных прилипая и отрыва на свиной кожи (B) в отсутствие и (С) в присутствии воды. Усы представляют собой среднее ± стандартное отклонение (SD) 3 повторных измерений (* р <0,05, ** р <0,01, *** р <0,001 и **** р <0,0001, с односторонним тестом ANOVA). (Повторная печать с разрешением от 25 исх.) Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 3
Рисунок 3: Деградация Скорость TAPE в физиологических условиях (A) Фотография настройки измерения.. (B) Представитель фотОС оставшейся ленты на каждом тесте деградации. (С) Остальные изменения% массы после определенного периода времени инкубации в буфере 1X PBS (рН 7,4) при 37 ° C контролировали до 21 дня (TA: PEG = 2: 1 и 1: 1) (п = 5 , бары погрешность ± SD). Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 4
Рис . 4: Гемостатическое Способность Tape In Vivo (A) фото с указанием применения ленты на поверхности печени , поврежденной иглой 18 G. (B) Типичные фотографии , показывающие количество кровотечения первоначальный 30 сек. после обработки ленты, а также отрицательный (нет кровоостанавливающее агента) и положительного контроля (фибринового клея). Каждое количественное количество блиDing было показано в (С). (D) Общее количество кровотечения, собирают каждые 30 секунд , пока не будет остановлено. Усы представляют собой среднее ± стандартное отклонение (SD) 5 повторных измерений (* р <0,05, ** р <0,01, *** р <0,001 и **** р <0,0001, с односторонним или двухсторонним ANOVA тест). (Повторная печать с разрешением от 25 исх.) Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Мы разработали совершенно новый класс гемостаза клеевой названный ЛЕНТА вдохновлен водостойкого молекулярного взаимодействия полифенолов соединения растительного происхождения, TA. TA является представителем гидролизуемый танин, который значительно привлек к себе внимание благодаря своим антиоксидантным, антибактериальным, анти-мутагенные и анти-канцерогенными свойствами.

Процесс изготовления ЛЕНТА чрезвычайно прост, масштабируемой и экологически чистые, так как это всего лишь один шаг смешения двух водных растворов с последующим центрифугирование без каких-либо дальнейших химических синтетических процедур.

Два компонента Протокол смешивания является наиболее типичным и простым способом, чтобы сформировать клеи ткани, используемые в обычных продуктах, таких как фибриновый клей. Он образуется путем смешивания фибриногена и тромбина непосредственно перед нанесением на ткани 3. Тем не менее, многоступенчатый химический синтез необходим для получения компонентов клея в случае OF цианакриловый клей и синтетические полимерные клеи на основе. Кроме того, высоко токсичные химические вещества иногда участвуют в качестве одного из компонентов в химически сшиваются другой компонент, состоящий из полимерных предшественников в белковых материалов на основе излечены глутаральдегида и клеем, содержащим формалин и резорцина.

Материалы излечены глутаральдегиду показали высокий в естественных условиях воспалительной реакции на легких и тканях печени в исследованиях на животных с использованием кроликов, хотя он был одобрен FDA для тканей аорты. Материалы клей , содержащий формалин и резорцин также страдает от проблем токсичности , связанных с формалином реагирующей с окружающими тканями 26.

Стадию центрифуга единственный недостаток ЛЕНТА разработки как на месте образующую, клей для инъекций в организме, но равноценным преимущества Tape обещают его открытое, широкое применение. Важным этапом формирования TAPE является то, что смешивание двух компонентов можетбыть немного сложно из-за их высокой вязкости, но в целом, любой человек может последовательно сделать огромное количество TAPE в лаборатории без каких-либо изменений от партии к партии.

Прочность адгезии Ленту в 2,5 раза выше , чем у широко используемого промышленного адгезивного, фибринового клея, и масса кровотечение было успешно подавлено крови устойчивостью прикрепления ленты на месте раны в нашей печени мышей-кровотечением модели в естественных условиях. Скорость разложения и механические свойства ленты может быть дополнительно перестраиваемый с помощью разветвленного / сторукое ПЭГ, а также один из которых содержит концевые функциональные группы, такие как амин, карбоксилат и эпоксида. Максимальная сила адгезии в наших данных была оптимизирована отношением одного вида ПЭГ (4-оружия, 10 кДа и 2 оружия, 6,4 кД) к TA, но оно также должно зависеть от конечных-функциональных групп, количество оружия и молекулярная масса ПЭГ.

Мы ожидаем, что ЛЕНТА также может иметь широкое применение в качестве депо лекарственного средства и adhesivе пластырь для заживления ран целей, а не только как кровоостанавливающее средство из - за его способности к инкапсулировать химических веществ по хорошо известному сродства ТА к различным макромолекул, включая бычий сывороточный альбумин 27, ДНК - 28, поли (N -isopropylacrylamide) ( PNIPAM) 29, и ионы металлов 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

Биоинженерия выпуск 112 хирургический клей полифенолы танины колышками гемостаз биоразлагаемые
ЛЕНТА: Биоразрушаемый кровоостанавливающие клей Вдохновленный Ubiquitous соединения в растениях для хирургических Применение
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Kim, K., Lee, H., Hong, S. TAPE: AMore

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