Waiting
Login processing...

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

Bioengineering

TAPE: en biologiskt nedbrytbar Blods lim Inspirerad av en Ubiquitous förening i växter för kirurgisk applikation

Published: June 8, 2016 doi: 10.3791/53930

Summary

Vi beskriver det enklaste protokollet att förbereda bionedbrytbar medicinsk lim som har en effektiv hemostatisk förmåga. TAPE är ett vattenoblandbart supramolekylära aggregat ställdes genom blandning av garvsyra, en allmänt förekommande förening som finns i växter, och poly (etylen) glykol, vilket gav en 2,5 gånger större vattenbeständig vidhäftning jämfört med kommersiella fibrinlim.

Abstract

Denna video beskriver det enklaste protokollet för framställning av biologiskt nedbrytbara kirurgiskt lim som har en effektiv hemostatisk förmåga och större vattenresistent vidhäftningsstyrka än kommersiella vävnadslim. Medicinska lim har rönt stor uppmärksamhet som potentiella alternativa verktyg till suturer och klamrar på grund av deras bekvämlighet i användning med minimal invasiv. Även om det finns flera protokoll för att utveckla vävnadslim, inklusive de som är kommersiellt tillgängliga, såsom fibrinlim och cyanoakrylat-baserade material, främst de kräver en rad kemiska synteser av organiska molekyler, eller komplicerade proteinreningsmetoder, när det gäller bio-driven material (dvs., fibrinlim). Även utvecklingen av kirurgiska lim som uppvisar hög vidhäftningsegenskaper samtidigt är fortfarande en utmaning att upprätthålla biologisk nedbrytbarhet på grund av svårigheter att uppnå goda resultat i den våta miljön i kroppen. Vi illustrerar en ny metod för framställning av enmedicinska lim, känt som TAPE, genom vikten baserad separation av ett med vatten oblandbart supramolekylära aggregat bildas efter en fysisk blandning av en växt-härledda, våt beständigt bindemedel molekyl, T Annic A cid (TA), och en väl känd biopolymer, poly (etylen) glykol (PEG). Med vår metod, visar TAPE hög vidhäftningsstyrka, som är 2,5 gånger mer än kommersiella fibrinlim i närvaro av vatten. Vidare är TAPE bionedbrytbar i fysiologiska förhållanden och kan användas som en potent hemostatisk lim mot vävnads blödning. Vi förväntar oss att den utbredda användningen av band i en mängd olika medicinska inställningar och drug delivery applikationer, såsom polymerer för muko-adhesion, läkemedelsdepåer och andra.

Introduction

I en senaste decenniet har ansträngningar gjorts för att ersätta de nuvarande kirurgiska suturer och klamrar att stänga sår med biologiskt nedbrytbara / bioabsorberbara bindemedel på grund av sin bekvämlighet i användning och låg vävnads invasiv under kirurgiska behandlingar. Kommersiellt tillgängliga vävnads-adhesiver klassificeras i fyra typer: (1) cyanoakrylat derivat 1, (2) fibrinlim bildade genom enzymatisk omvandling från fibrinogen till fibrin polymerer genom trombin 2,3, (3) proteinbaserade material såsom kemiskt eller fysikaliskt tvärbunden albumin och / eller gelatin 4,5, och (4) syntetisk polymer-baserade sådana 6. Även om de har använts i många kliniska tillämpningar, alla lim har sina egna inneboende olägenheter och nackdelar som kan vara hinder för deras utbredd användning. Cyanoakrylat-baserade lim uppvisar hög vidhäftningsstyrka till vävnader, men deras toxiska biprodukter såsom cyanoacetat och formaldehyd som bildas under nedbrytning, ofta orsaka teckenificant grader av inflammatoriska svar 7. Fibrinlim och albumin eller gelatin-baserade material har säkerhetsfrågor rörande överföringen av smittsamma komponenter, såsom virus från djurkällor: humant blodplasma för fibrinlim och djur inklusive nötkreatur, kyckling, grisar och fisk för gelatinbaserade lim 8. Även om ett fåtal syntetiska polymerbaserade lim har godkänts av Federal Drug Administration (FDA), de flesta lim tillverkade av syntetiska polymerer fortsätter att ha svårt att minimera tillverknings processteg och uppnå biokompatibilitet 9. Viktigast alla lim lider av dålig mekanisk och vidhäftningsstyrka till våtservetter 10. Nyligen har biomimetiska vävnadslim inspirerade av marina musslor 11-13, geckoödlor 14, gecko med musslor 15, och endoparasitiska maskar 16 har framstår som lovande alternativ till aktuella medicinska lim på grund av deras avstämbara mekanisk ochadhesiva egenskaper med biokompatibilitet. Men i dag finns det fortfarande frågor som måste lösas innan de blir kommersiella produkter 17.

Här rapporterar vi en helt ny typ av medicinsk lim kallas TAPE som framställes genom den intermolekylära vätebindningar mellan en växt-härledd vidhäftande molekyl, Garvsyra (TA), och en bio-inert polymer Poly (etylenglykol) (PEG), som namnet antyder. TA är en representativ hydrolyserbar tannin ubiquitously hittades under den sekundära metabolismen av växter. Det har rönt stor uppmärksamhet på grund av dess antioxidant, anti-mutagena och anticancerframkallande egenskaper och har visat sig delta i supramolekylära interaktioner med många polymerer, såsom poly (N -isopropylacrylamide) (PNIPAM) och poly (N - vinylpyrrolidon) (PVPON), för att bilda skikt-för-skikt (LBL) -filmer 18-20 och läkemedelsfrigörande mikrokapslar 21-23. I denna studie, upptäcker vi att TA kan fungera som ett effektivtvattenfast lim funktionell del för att bilda en medicinsk klister, TAPE. Genom enkel blandning med TA, blir en icke-nedsmutsande polymer PEG en supramolekylär lim med 2,5-faldig ökad adhesionsstyrka jämfört med kommersiella fibrinlim, och detta vidhäftningen upprätthölls under upp till 20 cykler av fastsättning och borttagning, även i närvaro av vatten . Sin hemostatiska förmåga testades på en leverblödningsmodell in vivo och visade god hemostatisk förmåga att stoppa blödning inom några få sekunder. TAPE har sin betydande innebörd i ett närliggande område som den första anläggningen-härledda lim som kan avslöja nya insikter i att lösa nackdelarna med nuvarande problem med bioinspirerade metoder. Vi förväntar oss också den utbredda användningen av band i en mängd olika medicinska och farmaceutiska tillämpningar såsom muko-lim, läkemedelsfrigörande plåster, sårvårds förband och andra på grund av sin enkla framställningsmetoden, skalbarhet, avstämbara biologiska nedbrytningshastigheten, liksom mycket våt-resistenta Adhesion egenskaper.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alla djuromsorg och experiment utförs i enlighet med den etiska protokoll som tillhandahålls av KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology) IRB (Institutional Review Board).

1. TAPE Formation

  1. För framställning av en TA-lösning, placera en 4 ml stora glasampull på en magnetomrörare, och tillsätt 1 ml destillerat vatten med en omrörarstav. Lägg 1 g garvsyra till flaskan, och upplösa den i vatten genom försiktig omröring vid 200 varv per minut under mer än en timme. När TA är fullständigt upplöst, blir blandningen transparent med en brun färg.
  2. Bered en PEG-lösning genom att tillsätta 1 g PEG-pulver (4-arms, 10 kDa, och linjär, 4,6 kDa) till 1 ml destillerat vatten följt av att blanda dem genom att vortexa i några sekunder för att göra en vit uppslamning. Hålla denna uppslamning i inkubator vid 60 ° C under 10 min. tills den vita blir helt klart.
    OBS: Smältpunkten för PEG med 10 kDa molekylvikt är cirka 55- 60 ° C, och kDa en i 4 uppgår till 53 - 58 ° C. Smält PEG blir vattenblandbart så att en hög koncentration av PEG i vatten upp till 1 g / ml kan uppnås som en klar lösning. När väl en klar PEG lösning bildas vid en hög temperatur, är lösningen fortfarande stabil vid rumstemperatur efter kylning.
  3. Lägg 329 pl av PEG (4-armar, 10 kDa) lösning som framställts i steg 1,2 till 671 | il av TA-lösning som framställts i steg 1,1 (I fallet med en linjär PEG med 4,6 kDa, tillsätt 311 | il av en PEG-lösning till 689 pl av en TA-lösning) i en mikro-centrifugrör. blanda försiktigt de två viskösa och honungsliknande lösningar med en smal spatel för att blanda dem homogent.
    VARNING: Båda lösningarna är ganska trögflytande, så forskaren måste sakta men tillräckligt dra upp och överföra lösningarna med en mikropipett.
  4. Snurra den blandning som framställts i steg 1,3 vid 12300 xg under 3 min i en centrifug utrustad med en fast vinkel rötor.
  5. noggrant remove så mycket av supernatanten som möjligt med hjälp av en mikropipett, och samla upp produkt som har lugnat ner sig: Detta är den fullt utvecklade TAPE. Efter TAPE bildning, förvara den i kylskåp (4-8 ° C) i upp till flera veckor. OBS: TAPE kan steriliseras genom gammastrålning eller elektronstrålebehandling före användning vid kirurgiska applikationer.

2. Mätning av vidhäftningsstyrkan av TAPE

  1. Bered två stycken av svin hudvävnad med en diameter på 6 mm genom att skära med en biopsistans efter att ta bort alla fett på hudvävnaden.
    OBS! Grishud vävnad erhölls från friska svin flank hud och köptes från en lokal köttmarknaden ligger i Daejeon i Sydkorea.
  2. Applicera kommersiell cyanoakrylatlim till utsidan av varje vävnad och fästa vävnaden till metallstången.
    OBS! Metallstag används som en kompletterande handtaget så vävnader enre inte direkt gripas av maskinen. Följaktligen kan den ersättas med andra material till följd av konfigurationen av dragmaskinen.
  3. Applicera en droppe av TAPE (en droppe TAPE är ca 3-6 mg) till en sida av vävnaden. Därefter spred TAPE likformigt med användning av en annan vävnad mellan de två vävnader på sina inre sidor så de är bundna, såsom visas i figur 2A.
  4. Sedan, manuellt fästa och ta bort de två sidorna av vävnader flera gånger för att homogent blanda och maximera gränssnittet mellan varje vävnad och tejp.
  5. Med UTM försiktigt grepp vardera sidan av stången. Vidhäftningsstyrkan kommer att bestämmas av den kraft som behövs för att lösgöra två vävnader fäst med TAPE. Först, applicera en kraft på 20 N i 1 min. Nästa, med maskinen, drar varje stav i en motsatt riktning med en hastighet av 1 mm / min. tills vävnaderna är helt fristående.
    OBS: Data kommer att ges som en kraft-sträcka (FD) kurva detekteras av rörelseav varje stav.
  6. Beräkna vidhäftningsstyrkan av TAPE genom att dividera den maximala kraften (kN), som visas vid FD-kurvan uppnås i steg 2,5 av provet ytarean, det vill säga 3,14 x (0,003 m) 2.
  7. För övervakning av vidhäftningsstyrkan i närvaro av vatten, tillsätt 20 pl vatten på fristående område mellan två vävnader, och bifoga dem omedelbart. Med maskinen utför lossnar testet igen.

3. In vitro Degradation Test

  1. Skär ett lock (d = 8 mm) av mikro-centrifugrör, och väg locket för att definiera det som W c.
  2. Fyll locket med 150 mg TAPE, och väger tillsammans igen för att ställa in den som en total initial vikt W 0.
    VARNING: Överfyll inte band i locket. Höjden av TAPE bör vara lägre än överdelen av locket, eftersom det kan vara en fysisk barriär för en ström av PBS-buffert som genereras av omrörningen under inkubationen i steg 3,4.
  3. 2), och tillsätt 50 ml av PBS-buffert (1x, pH 7,4) till cellodlingskolv så TAPE i locket är helt nedsänkt i PBS-buffert, som visas i figur 3A (n = 5).
  4. Inkubera cellkultur kolv som framställts i steg 3,3 i en orbital skakinkubator vid 37 ° C, liknande fysiologiska betingelser, med försiktig omrörning (50 rpm).
    VARNING: Håll omrörning tillstånd vid 50 rpm. Högre varvtal kan orsaka en kollaps av TAPE.
  5. Vid varje tidpunkt, ta av locket med TAPE från cellodlingskolv, och sedan torka dem genom att blåsa kvävgas. Väg locket innehållande återstående band. Ställa in vikten vid varje tidpunkt till W t. Byt färsk PBS igen, och skaka den igen efter mätning W t vid varje tidpunkt.
  6. Beräkna den relativa återstående vikt (%) av följande ekvation.
    Relativ återstående vikt (%) = (W t c) / (W 0 - W c) x 100%

4. Hemostatiskt Förmåga hos TAPE

OBS: Alla djurförsök bör utföras i enlighet med de riktlinjer och etiska protokoll som tillhandahålls av den koreanska ministeriet för hälsa och välfärd.

  1. För att utvärdera in vivo hemostatiska förmåga, granska blödningen muslever modell som beskrivs i ref 24.
  2. Söva femton möss (normal ICR mus, 6 veckor, 30-35 g, hane) med en intraperitoneal injektion av tiletamin-zolazepam (33,333 mg / kg) och xylazin (7,773 mg / kg) (n = 5 per grupp). För att bekräfta korrekt anesthetization, nypa djurets tass försiktigt och observera rörelser som att dra tassen, etc. Ingen rörelse indikerar att djuret är tillräckligt sövd att göra operationen.
  3. För att förhindra torrhet i djurets ögon, tillämpa veterinär salva ögonen tillräckligt befinner sig i ettesthesia. Exponera levern via en mittlinje buksnitt och sticka levern med en 18 G nål för att inducera blödning.
  4. Ta bort det strömmande blod med steril gasbinda, och sätta 100 pl av TAPE eller fibrinlim (positiv kontroll) omedelbart på blödningsställe.
    OBS: Ingen ytterligare suturering behövs efter att sätta tejp på grund av dess mycket blodresistent vidhäftningsegenskaper på lindade vävnader. För den negativa kontrollen, inträffar ingen behandling vid platsen för blödningen.
  5. I varje enskilt fall, sätta en filterpapper med känd massa under levern för att samla upp blodet från skadan stället. Byt ut papperet mot ett färskt varje 30 sek för 4 gånger (dvs., 2 min).
  6. Mäta massan av absorberade blod på varje filterpapper samlas in varje 30 sek. Efter djurförsök offra mössen genom CO2 kvävning dödshjälp.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

TAPE är en supramolekylär aggregat som slår sig ner efter centrifugering av blandningen av två vattenhaltiga lösningar innehållande TA (1 g / ml i destillerat vatten) och PEG (1 g / ml i destillerat vatten) med 2: 1 volymförhållande (Figur 1A). Blandningsförhållandet är den viktigaste faktorn för att uppnå hög vidhäftningsstyrka; när TAPE är bildad av en 2: 1 blandningsförhållande, 20 enheter av hydroxylgruppen (-OH) i 25 enheter av TA interagerar med varandra etergrupp (-O-) i PEG, vilket resulterar i den högsta intermolekylär bildning av vätebindningar med maximal vidhäftningsegenskaper. De återstående fem enheter av -OH verkar som skall konsumeras av den intramolekylära vätebindning med intilliggande karbonylgrupper (C = O) i TA (Figur 1B). När antingen en av komponenterna var i överskott av den 2: 1 volymförhållande, var vidhäftningsstyrkan i synnerhet minskade 25. Vätebindning kommer också att vara den kritiska molekylär nivå interaktion med vävnader. Kontrollerandeinter- och intramolekylär vätebindning mellan TA och PEG för sammanhållning och mellan TA och vävnader för vidhäftningen kan vara en trolig mekanism tejp som en effektiv kirurgiskt lim.

För att mäta vidhäftningsstyrkan var TAPE först anbringas mellan varje epidermal sidan av två porcina skinn med en diameter av 6 mm. Därefter visade det greppas på en dragmaskinen via stavar fästa utanför varje porcin hud, såsom visas i figur 2A. Den kraft som behövs för att lösgöra två porcina skinn mättes genom maskinen i frånvaro (figur 2B) och närvaro av vatten (figur 2C) efter varje 5 cykler av upprepad fastsättning och borttagning, upp till 20 cykler. Vidhäftningsstyrka i torrt tillstånd var ca 200 kPa vid den första mätningen, och även ökat till omkring 250 kPa efter 20 cykler. I närvaro av vatten till varje cykel, vidhäftning var ca 90 kPa, vilket sedanminskade till 50 kPa efter 20 cykler. Vidhäftningsstyrka i vått tillstånd var lägre än i torrt tillstånd, men det var fortfarande jämförbart med kommersiella bindemedel, fibrinlim, som var cirka 70 kPa mätt med en inställning identiska med våra i frånvaro av vatten 25.

Nedbrytbarhet TAPE undersöktes genom gravimetrisk analys in vitro (figur 3). TAPE nedsänktes i 1 x PBS (pH 7,4) vid 37 ° C under försiktig omröring, varefter den återstående varje gång massan uppmättes upp till 21 dagar. Bilder av återstående band varje gång visas också i figur 3B. TAPE ställdes genom att blanda TA och PEG med en 1: 1-förhållandet var helt nedbrutet efter 13 dagar, och 42% av TAPE gjord av två komponenter med en 2: 1-förhållande bröts ned efter 21 dagar (Figur 3C). Nedbrytningshastigheten är i omvänd korrelation med vidhäftningsstyrkan, eftersom snabbare nedbrytning beror främst pålägre intermolekylär interaktion, och detta villkor skapar lägre vidhäftningsstyrka i fallet med TAPE, såsom tidigare nämnts. Så resultatet var som väntat; TAPE blandades med en 2: 1-förhållande visade långsammare nedbrytning än med en 1: 1-förhållande eftersom all reaktiv -OH i TA och alla -O- i PEG bildade det högsta antalet intermolekylära vätebindningar. Vid ett 1: 1-förhållande, kan det överskjutande beloppet av -O- i PEG försvaga kohesionen, vilket resulterar i snabbare nedbrytning.

Slutligen tillsattes den hemostatiska förmågan hos TAPE undersökts in vivo. TAPE först tillämpades på muslever omedelbart efter skador från en 18 G nål, såsom visas i figur 4A. Mängden blödning under en initial 30 sek efter behandlingen uppsamlades genom adsorption blod på ett filterpapper och jämföra den negativa (ingen behandling) och positiv kontroll (fibrinlim) (Figurerna 4B och 4C). Den totala mängden blödning var också calculated genom uppsamling av mängden blödningar varje 30 sek. tills den stoppas. Såsom visas i fig 4D, blödde kraftigt undertrycks av den hemostatiska förmågan hos TAPE (Den totala blödning mängden var endast 15,4% av den obehandlade fallet) i stället för en kommersiell produkt, fibrinlim (Den totala blödning mängden var 60,7% av det obehandlade fallet ).

Figur 1
Figur 1: Bildning av TAPE (A) Serie steg för att göra TAPE. (Skala bar: 0,5 cm). (B) En kemisk reaktion tejp bildning via intra- och intermolekylär vätebindning. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 2
Figur 2:. Adhesion Strength tejp på grishud (A) Ett system för inställning mätning. (B - C) adhesionsstyrka förändringar under upprepade fäst och avskildhet på grishud (B) i frånvaro och (C) i närvaro av vatten. Felstaplar representerar medelvärdet ± standardavvikelse (SD) av 3 upprepade mätningar (* p <0,05, ** p <0,01, *** p <0,001 och **** p <0,0001, med en-vägs ANOVA-test). (Åter ut med tillstånd från ref 25). Klicka på god här för att se en större version av denna siffra.

Figur 3
Figur 3: Nedbrytning Hastighet band i fysiologiska förhållanden (A) Ett foto av inställningen mätningen.. (B) Representativa photos av återstående band vid varje nedbrytningstestet. (C) De återstående% mass ändras efter en tid inkubation i en 1x PBS-buffert (pH 7,4) vid 37 ° C övervakades upp till 21 dagar (TA: PEG = 2: 1 och 1: 1) (n = 5 , felstaplar ± SD). klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 4
Figur 4:. Hemostatiskt Förmåga hos TAPE In Vivo (A) En bild som anger tillämpningen av TAPE på ytan av en lever skadats av en 18 G nål. (B) Representativa bilder visar mängden blödning en initial 30 sek. efter bearbetning av TAPE, såväl som den negativa (ingen hemostatiskt medel) och en positiv kontroll (fibrinlim). Varje kvantitativ mängd BLEEding visades i (C). (D) Den totala mängden blödning, samlas varje 30 sek tills det stoppas. Felstaplar representerar medelvärdet ± standardavvikelse (SD) av 5 upprepade mätningar (* p <0,05, ** p <0,01, *** p <0,001 och **** p <0,0001, med en-vägs eller tvåvägs ANOVA-test). (Åter ut med tillstånd från ref 25). Klicka på god här för att se en större version av denna siffra.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Vi tog fram en helt ny klass av hemostatisk bindemedel som heter TAPE inspirerad av vattenbeständiga molekylär interaktion av en växt-derived polyphenolic förening, TA. TA är en representativ hydrolyserbar tannin som väsentligt har uppmärksammats på grund av dess antioxidant, anti-bakteriella, anti-mutagena, och anti-cancerogena egenskaper.

Processen att göra TAPE är extremt enkel, skalbar, och miljövänlig, eftersom det är bara den en-stegs blandning av två vattenlösningar, följt av centrifugering utan några ytterligare kemiska syntesförfaranden.

Det två komponentblandnings protokollet är det mest typiska och enklaste metoden för att bilda vävnads bindemedel som används i konventionella produkter, såsom fibrinlim. Det bildas genom att blanda fibrinogen och trombin precis innan applicering till vävnaderna 3. Det behövs dock i flera steg kemisk syntes för att framställa komponenterna i ett adhesiv i fallet of cyanoakrylatlim och syntetiska polymerbaserade lim. Dessutom är mycket giftiga kemikalier ibland deltar som en komponent för att kemiskt tvärbinda den andra komponenten består av polymera prekursorer i proteinbaserade material, härdas genom glutaraldehyd och lim innehåller formalin och resorcinol.

Material härdade av glutaraldehyd visade hög in vivo inflammatorisk reaktion på lung- och levervävnad i djurstudier med hjälp av kaniner, även om det har godkänts av FDA för aorta vävnader. Material lim innehåller formalin och resorcinol också lider av toxicitetsproblem till följd av formalin reagerar med omgivande vävnader 26.

Centrifug steget är den enda nackdelen med TAPE utvecklas som en in situ -forming, injicerbar lim i kroppen, men TAPE s ymniga fördelar lovar dess öppna, utbredd användning. Ett kritiskt steg i TAPE bildning är att blandningen av två komponenter kanskevara lite knepigt på grund av deras höga viskositet, men totalt sett kan vem som helst konsekvent göra enorma mängder av band i ett laboratorium utan sats till sats variationer.

Vidhäftningsstyrkan hos TAPE var 2,5 gånger högre än den för allmänt används kommersiellt lim, fibrinlim, och mass blödning lyckades tryckas genom blod-resistenta fastsättning av tejp på sårstället i vårt muslever-blödningsmodell in vivo. Nedbrytningshastigheten och mekaniska egenskaperna hos bandet kan ytterligare avstämbara genom användning av grenad / flerarmade PEG samt en som har end-funktionella grupper, såsom amin, karboxylat, och epoxid. Den maximala vidhäftningsstyrka i vår data optimeras genom förhållandet ett slags PEG (4-armar, 10 kDa och 2-vapen, 6,4 kDa) till TA, men det bör också påverkas av slutfunktionella grupper, antal armar och molekylvikten hos PEG.

Vi förväntar oss att TAPE kan också ha utbredd användning som en läkemedelsdepå och adhesive patch för sårläkning ändamål, inte bara som ett hemostatiskt medel på grund av sin förmåga att inkapsla kemikalier via välkända affinitet TA till en mängd olika makromolekyler, inklusive bovinserumalbumin 27, DNA 28 poly (N -isopropylacrylamide) ( PNIPAM) 29, och metalljoner 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

Bioteknik Kirurgisk lim polyfenoler tanniner PEG hemostas Biologiskt nedbrytbara
TAPE: en biologiskt nedbrytbar Blods lim Inspirerad av en Ubiquitous förening i växter för kirurgisk applikation
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