전기 방사 및 풍선 확장 베어 메탈 스텐트를 사용하여 작은 구경 스텐트 - 이식의 제작
Summary
In the protocol, we present a method to manufacture a small caliber stent-graft by sandwiching a balloon expandable stent between two electrospun nanofibrous polyurethane layers.
Abstract
Stent-grafts are widely used for the treatment of various conditions such as aortic lesions, aneurysms, emboli due to coronary intervention procedures and perforations in vasculature. Such stent-grafts are manufactured by covering a stent with a polymer membrane. An ideal stent-graft should have a biocompatible stent covered by a porous, thromboresistant, and biocompatible polymer membrane which mimics the extracellular matrix thereby promoting injury site healing. The goal of this protocol is to manufacture a small caliber stent-graft by encapsulating a balloon expandable stent within two layers of electrospun polyurethane nanofibers. Electrospinning of polyurethane has been shown to assist in healing by mimicking native extracellular matrix, thereby promoting endothelialization. Electrospinning polyurethane nanofibers on a slowly rotating mandrel enabled us to precisely control the thickness of the nanofibrous membrane, which is essential to achieve a small caliber balloon expandable stent-graft. Mechanical validation by crimping and expansion of the stent-graft has shown that the nanofibrous polyurethane membrane is sufficiently flexible to crimp and expand while staying patent without showing any signs of tearing or delamination. Furthermore, stent-grafts fabricated using the methods described here are capable of being implanted using a coronary intervention procedure using standard size guide catheters.
Introduction
관상 동맥 중재 절차에 의한 플라크와 용기 벽의 파괴에 중요한 혈관 벽의 부상을 입을 수 있습니다. 이것은 관상 동맥 내강 1-4의 재 협착, 정맥 이식 말초 색전증 및 단절을 초래한다. 이러한 합병증을 방지하기 위해 유망 전략은 잠재적으로, 재 협착을 억제하는 혈관 내강의 불연속에서 위험을 완화하고, 주변 색전증을 방지 할 혈관 성형술 사이트에있는 혈관 표면을 커버하는 것입니다. 이전 연구는 스텐트 – 이식 5 긍정적 인 결과와-이식을 스텐트 베어 메탈 스텐트를 비교했다. 연구자들은 스텐트를 충당하기 위해 멤브레인을 제조하는 여러 가지 재료를 사용하고 있습니다. 이것은 폴리에틸렌 tetraphthalate (PET), 폴리 테트라 플루오로 에틸렌 (PTFE), 폴리 우레탄 (PU), 실리콘 또는 피복 스텐트 6-9를 제조하는자가 혈관 조직 등 합성 재료를 포함한다. 스텐트를 피복하는 데 이상적인 그래프트 재료는 비 biodegr, thromboresistant되어야adable, 과도한 증식과 염증 (10)없이 기본 조직과 통합해야합니다. 스텐트를 피복하는 데 사용되는 그래프트 재료는 스텐트 – 그래프트의 치유를 촉진한다.
스텐트 – 이식 널리 대동맥 축착, 경동맥의 의사 동맥류, 동정맥루의 치료에 사용되는, 이식 정맥 퇴화, 거대한 대뇌 동맥류에 큰. 그러나 작은 구경 스텐트 – 이식의 발전은 스텐트 – 이식 11 ~ 14의 배치에 에이즈 낮은 프로파일과 유연성을 유지하는 능력에 의해 제한된다. PU는 낮은 프로파일 및 우수한 유연성 (15, 16)을 달성하기위한 바람직한 특성 인 우수한 기계적 강도를 갖는 탄성 중합체이다. 좋은 배달 가능성을 가진뿐만 아니라, 스텐트 – 이식은 빠른 치유와 내피 세포 형성을 촉진한다. PU는 스텐트 – 이식 더 나은 생체 적합성을 입증하고 내피 세포 형성 (17)을 강화했다 덮여있다. 연구진은이이전 PU는 내피 세포 (17)를 파종하여 스텐트 – 이식 덮여 endothelialize했습니다. 나노 섬유 매트릭스를 생성하는 전기 방사 PU의 혈관의 생성은 18, 19을 접목하는 중요한 기술이 될 것으로 밝혀졌다. 원시 세포 외 기질의 구조를 모방하는 나노 섬유의 존재는 또한 내피 세포 증식 (20, 21)를 촉진하는 것으로 알려져있다. 전기 방사는 재료 (22)의 두께를 제어 할 수 있습니다. PU 이루어지는 소 구경 혈관 이식편은 표면 코팅, 항 응집제 및 세포 증식 억제제와 같은 변형을 사용하여 치료를 촉진하기 위해 연구되어왔다. 이러한 모든 수정은 호스트 수용을 중재 및 이식 치료 (23)을 촉진하기 위해 설계되었습니다.
우리 그룹은 동물 모델 24-26 배포 할 수 있습니다 풍선 확장 베어 메탈 스텐트를 개발했다. 전기 방사 우레탄 메쉬와 공의 조합지운 확장 스텐트는 작은 구경의 풍선 확장형 스텐트 – 이식을 생성 할 수있게되었습니다. 현재 사용 가능한 스텐트 이식의 대부분은 중재 절차 중 대퇴부 동맥을 통해 도입되어 있지만, 몇 상업적 피복 스텐트는 비 – 팽창기구 (27)에 필요한 것보다 더 큰 일 프랑스어 크기를 도입 할 수있다. 본 연구에서 우리는 경피적 중재 절차 표준 8-9 프랑스어 안내 카테터를 사용하여 관상 동맥에 전달 될 수있는 전기 방사 PU의 두 층 사이의 벌룬 확장형 스텐트 캡슐화 작은 구경 혈관 스텐트 – 그래프트를 개발했다.
Protocol
Representative Results
Discussion
We have developed a fabrication technique for a small caliber stent-graft which can be deployed using a standard percutaneous coronary intervention (PCI) procedure. Stent-grafts currently available are limited in their ability to maintain a low profile and flexibility for deployment. Bare metal stents developed by our group in our previous studies have proven to assist in rapid healing of the stented artery24,26. Various polymers have been electrospun by other groups and polyurethane has been proven biostable …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We would like to thank the Division of Engineering, Mayo Clinic for their technical support. This study was financially supported by European Regional Development Fund – FNUSA-ICRC (No. CZ.1.05/1.100/02.0123), National Institutes of Health (T32 HL007111), American Heart Association Scientist Development Grant (AHA #06-35185N), and The Grainger Innovation Fund – Grainger Foundation.
Materials
| Glass syringe | Air Tite | 7.140-33 | Syringe for spinneret |
| Graduated cylinder 5 mL | Fisher Scientific | 08-552-4G | 5 mL pyrex graduated cylinder about 9mm diameter and 11 cm long |
| High voltage generator | Bertan Accociates, Inc. | 205A-30P | Used to apply voltage difference across spinneret and collector |
| Laboratory mixer with rpm control | Scilogex | SCI-84010201 | Available from various laboratory equipment suppliers |
| Polyurethane | DSM | BioSpan SPU | Biospan Segmented Polyurethane |
| Rubber sheet | McMaster Carr | 1370N11 | Used to insulate syringe during electrospinning |
| Stainless steel mandrel | N/A | N/A | Manufactured |
| Stainless steel needle | Hamilton | 91018 | Used as spinneret in electrospinning |
| Support material | EnvisionTec | B04-HT-DEMOMAT | Biocompatible water soluble material |
| Syringe Pump | Harvard Apparatus | 55-3333 |
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