छोटे कैलिबर स्टेंट-ग्राफ्ट Electrospinning और गुब्बारा विस्तार नंगे धातु स्टंट्स का प्रयोग का निर्माण

Introduction

कोरोनरी हस्तक्षेप प्रक्रियाओं पट्टिका और पोत दीवार के विघटन के कारण महत्वपूर्ण पोत दीवार चोट के कारण। इस restenosis, नस ग्राफ्ट में परिधीय आवेश, और कोरोनरी लुमेन ^1-4 से अलगाव में परिणाम है। इन जटिलताओं से बचने के लिए एक आशाजनक रणनीति एंजियोप्लास्टी साइट है, जो संभवतः restenosis को रोकना होगा, पोत लुमेन के अलगाव से जोखिमों को कम करने, और परिधीय का आवेश को रोकने में संवहनी सतह को कवर करने के लिए किया जाएगा। पिछले अध्ययनों स्टेंट-ग्राफ्ट को स्टेंट-ग्राफ्ट ^{5 के} लिए सकारात्मक परिणामों के साथ नंगे धातु स्टेंट की तुलना में है। शोधकर्ताओं ने कई सामग्री का इस्तेमाल किया है स्टेंट को कवर करने के लिए झिल्ली का निर्माण करने के लिए। इस पॉलीथीन tetraphthalate (पीईटी), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyurethane (पु), और सिलिकॉन या ऑटोलॉगस पोत ऊतक कवर स्टेंट ^6-9 निर्माण करने के लिए की तरह सिंथेटिक सामग्री भी शामिल है। एक आदर्श भ्रष्टाचार स्टेंट को कवर करने के लिए इस्तेमाल सामग्री thromboresistant किया जाना चाहिए, गैर biodegradable, और अत्यधिक प्रसार और सूजन ¹⁰ बिना मूल ऊतक के साथ एकीकृत करना चाहिए। भ्रष्टाचार स्टेंट को कवर करने के लिए इस्तेमाल सामग्री भी स्टेंट भ्रष्टाचार की चिकित्सा को बढ़ावा देने चाहिए।

स्टेंट-ग्राफ्ट व्यापक रूप से महाधमनी निसंकुचन, मन्या धमनी के छद्म aneurysms, धमनी fistulae के इलाज के लिए उपयोग किया जाता है, ग्राफ्ट नस degenerated, और विशाल मस्तिष्क aneurysms करने के लिए बड़ी। लेकिन छोटे कैलिबर स्टेंट-ग्राफ्ट का विकास कम प्रोफ़ाइल और लचीलापन है, जो स्टेंट-ग्राफ्ट ^11-14 की तैनाती में एड्स बनाए रखने की क्षमता सीमित है। पु अच्छा यांत्रिक शक्ति है जो एक कम प्रोफ़ाइल और अच्छा लचीलापन ^15,16 प्राप्त करने के लिए एक वांछित विशेषता है के साथ एक elastomeric बहुलक है। अच्छा deliverability होने के अलावा, स्टेंट-ग्राफ्ट भी तेजी से उपचार और endothelialization को बढ़ावा देना चाहिए। पु कवर स्टेंट-ग्राफ्ट बेहतर biocompatibility प्रदर्शन किया और बढ़ाया endothelialization ¹⁷ है। शोधकर्ताओं ने किया हैपहले से पु उन्हें endothelial कोशिकाओं ^{17 के} साथ बोने के द्वारा कवर स्टेंट-ग्राफ्ट endothelialize करने की कोशिश की। पु के Electrospinning nanofiber मैट्रिक्स बनाने के लिए नाड़ी के उत्पादन के लिए ^18,19 grafts एक महत्वपूर्ण तकनीक होना दिखाया गया है। Nanofibers कि देशी बाह्य मैट्रिक्स की वास्तुकला की नकल के अस्तित्व को भी endothelial सेल प्रसार ^20,21 बढ़ावा देने के लिए जाना जाता है। Electrospinning भी सामग्री ²² की मोटाई पर नियंत्रण के लिए अनुमति देता है। छोटे कैलिबर संवहनी पु के बने ग्राफ्ट ऐसी सतह कोटिंग्स, विरोधी coagulants, और सेल प्रसार दबाने के रूप में संशोधनों का उपयोग करके चिकित्सा को बढ़ावा देने के लिए अध्ययन किया गया है। इन सभी संशोधनों मेजबान स्वीकृति मध्यस्थता और भ्रष्टाचार को बढ़ावा देने के उपचार के ²³ करने के लिए तैयार कर रहे हैं।

हमारे समूह के एक गुब्बारा विस्तार योग्य नंगे धातु स्टेंट जो पशु मॉडल ^24-26 में तैनात किया जा सकता विकसित की है। एक Electrospun polyurethane जाल और एक गेंद के संयोजनoon विस्तार योग्य स्टेंट हमें सक्षम है छोटे कैलिबर गुब्बारा विस्तार योग्य स्टेंट-ग्राफ्ट उत्पन्न करते हैं। वर्तमान में उपलब्ध स्टेंट-ग्राफ्ट से अधिकांश एक हस्तक्षेप की प्रक्रिया के दौरान और्विक धमनी के माध्यम से पेश कर रहे हैं, लेकिन केवल कुछ ही वाणिज्यिक कवर स्टेंट पेश किया जा सकता 1 फ्रेंच आकार एक संयुक्त राष्ट्र फुलाया गुब्बारे ²⁷ के लिए आवश्यक है कि अधिक से बड़ा है। इस अध्ययन में हम Electrospun पु की दो परतों जो एक कोरोनरी धमनी की एक percutaneous हस्तक्षेप प्रक्रिया में एक मानक 8-9 फ्रेंच गाइड कैथेटर का उपयोग करने के लिए दिया जा सकता है के बीच एक गुब्बारा विस्तार योग्य स्टेंट encapsulating द्वारा एक छोटे कैलिबर संवहनी स्टेंट भ्रष्टाचार विकसित किया है।

Protocol

खराद का धुरा कलेक्टर पर polyurethane से 1. Electrospinning

1. Electrospinning के लिए खराद का धुरा तैयार
   1. एक स्नातक की उपाधि प्राप्त सिलेंडर में biocompatible, भोजन ग्रेड, पानी में घुलनशील समर्थन सामग्री के लगभग 8 मिलीलीटर पिघला (लगभग 9 मिमी व्यास और 110 मिमी गहरी) एक ओवन का उपयोग कर 155 डिग्री सेल्सियस पर।
   2. खराद का धुरा की सतह पर समर्थन सामग्री का एक कोटिंग प्राप्त करने के लिए एक 3 मिमी व्यास और 100 मिमी लंबे स्टेनलेस स्टील खराद का धुरा डुबकी। सूई से पहले, mandrels ओवन में 155 डिग्री सेल्सियस पर लगभग 15 मिनट के लिए खराद का धुरा सतह जो पिघला हुआ सहायता सामग्री के साथ सतह गीला में मदद करता है के तापमान को बढ़ाने के लिए जगह है।
   3. डूबा खराद का धुरा लगभग 140 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा होने दें, जबकि पिघला हुआ सहायता सामग्री खराद का धुरा सतह पर एक समान पतली परत के गठन solidifies। ठंडा करने की प्रक्रिया के दौरान खड़ी खराद का धुरा लटका इतना है कि गुरुत्वाकर्षण बंद ड्रिप के लिए अतिरिक्त सहायता सामग्री का कारण बनता है। इस कोटिंग आसान बनाती हैखराद का धुरा से समाप्त स्टेंट भ्रष्टाचार को हटाने के।
2. Electrospinning प्रणाली की खराद का धुरा कलेक्टर का सेटअप (चित्र 1 में दिखाया गया है)
   1. प्रयोगशाला मिक्सर क्षैतिज संरेखित करें और एक प्लास्टिक की रॉड जो धूआं हुड के अंदर विपरीत अंत में स्टेनलेस स्टील खराद का धुरा आयोजित करेगा कनेक्ट।
   2. पानी में केवल खराद का धुरा की नोक जलमग्न खराद का धुरा के अंत में प्लास्टिक समर्थन रॉड को समायोजित करने के द्वारा खराद का धुरा की नोक से समर्थन सामग्री भंग। खराद का धुरा के मुक्त अंत में प्लास्टिक समर्थन छड़ी समर्थन खराद का धुरा कलेक्टर की वर्दी रोटेशन में सहायता करते हैं।
   3. स्टेनलेस स्टील खराद का धुरा सुरक्षित और electrospinning के दौरान फिसल से बचने के लिए प्लास्टिक समर्थन छड़ में सेट शिकंजा प्रयोग करें।
   4. स्टेनलेस स्टील खराद का धुरा के लिए एक यू के आकार का तार जमीन संलग्न द्वारा खराद का धुरा कलेक्टर जमीन। उपयोग रबर O- अंगूठी खराद का धुरा के पक्ष में जमीन तार पकड़।
3. settielectrospinning प्रणाली के तरल polyurethane बाहर निकालना प्रणाली एनजी
   1. (एम / वी) पु डीएमए में समाधान 15% प्राप्त करने के लिए 25% (एम / वी) polyurethane (पु) शेयर समाधान के साथ dimethylacetamide (डीएमए) मिश्रण (जैसे, 9 25 मिलीलीटर% पु समाधान के लिए डीएमए के 6 मिलीलीटर जोड़ने के लिए)।
      सावधान! उचित व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरणों के साथ एक धूआं हुड के अंदर काम करते हैं।
   2. कुंद अंत स्टेनलेस स्टील सुई (spinneret) 15% पु समाधान के साथ साथ एक 5 मिलीलीटर कांच सिरिंज भरें।
   3. सिरिंज पंप कार्यक्रम सिरिंज के भीतरी व्यास के आधार पर 0.01 मिलीग्राम / मिनट पर बाहर निकालना।
   4. क्षैतिज सुई की नोक खराद का धुरा कलेक्टर से लगभग 20 सेमी के साथ सिरिंज पंप पर spinneret के साथ सिरिंज माउंट। सिरिंज का सुचालक हिस्सों से सिरिंज बचाने रबड़ शीट का उपयोग कर बिजली के arcing से बचने के लिए पंप।
   5. सिरिंज एक मगरमच्छ क्लिप का उपयोग करने का spinneret करने के लिए उच्च वोल्टेज जनरेटर कनेक्ट करें।
4. 0.01 मिलीग्राम / मिनट और रोटा में सिरिंज पंप चलाने के लिएप्रयोगशाला मिक्सर धीमी गति (जैसे, 50 आरपीएम) पर चलने के साथ खराद का धुरा ते।
5. spinneret भर में 20 केवी और कलेक्टर खराद का धुरा के एक वोल्टेज अंतर को लागू करें। पु nanofibers घूर्णन खराद का धुरा पर जमा करने शुरू कर देंगे और एक पतली परत के कई मिनट के भीतर दिखाई जाएगी। सुनिश्चित करें धूआं हुड बंद कर दिया है और निकास Electrospun nanofibers के नुकसान से बचने के लिए बंद कर दिया है।

2. एक स्टेंट भ्रष्टाचार electrospinning

1. 2 घंटे के लिए एक घूर्णन खराद का धुरा पर Electrospin पु nanofibers एक समान ट्यूब बनाने के लिए (के रूप में चरण 1 में समझाया)।
2. नंगे धातु स्टेंट स्थापित करने के लिए प्रयोगशाला मिक्सर से जुड़ा प्लास्टिक रॉड से खराद का धुरा निकालें। खराद का धुरा हटाने कि बचे हुए विलायक धुएं को हटा रहे हैं सुनिश्चित करने के लिए करने से पहले धूआं हुड और खुले निकास चालू करें।
3. एक इच्छित स्थान पर गुब्बारा विस्तार योग्य स्टेनलेस स्टील स्टेंट ²⁶ Electrospun ट्यूब पर स्लाइड। यह थोड़ा स्टेंट का विस्तार करने के लिए आवश्यक हो सकता है तो यह SLIElectrospun ट्यूब को नुकसान पहुँचाए बिना पर भज।
4. स्टेंट समेटना सुनिश्चित करें कि स्टेंट कसकर खराद का धुरा पर ट्यूब सामग्री पर सेट है और काफी ढीली नहीं स्लाइड करने के लिए है बनाने के लिए। यह भी आंतरिक और बाहरी परत के delamination रोकने में मदद मिलेगी।
5. स्टेंट भ्रष्टाचार की बाहरी परत electrospinning के लिए प्रयोगशाला मिक्सर की प्लास्टिक की रॉड पर फिर ट्यूब और स्टेंट के साथ खराद का धुरा लोड।
6. चरण 1 में विस्तार से बताया के रूप में 3 घंटे के लिए Electrospin nanofibers स्टेंट भ्रष्टाचार की बाहरी परत बनाना।
7. बाद में बाहरी electrospinning के बाद, circumferentially पु सामग्री में कटौती एक छुरी का उपयोग कर स्टेंट की छोर से लगभग 1 मिमी।
8. विआयनीकृत पानी में स्टेंट भ्रष्टाचार के साथ खराद का धुरा सोख खराद का धुरा जो खराद का धुरा से स्टेंट भ्रष्टाचार जारी करेंगे से समर्थन सामग्री भंग करने के लिए। के रूप में समर्थन सामग्री पूरी तरह से भंग करने की जरूरत ताजे पानी के साथ बदलें।
9. एक बार समर्थन सामग्री भंग कर रहा है, धीरे टी से स्टेंट भ्रष्टाचार को दूरवह खराद का धुरा और सूखे के लिए अनुमति देते हैं। शुष्क हवा के लिए अनुमति देने से पहले विआयनीकृत पानी किसी भी शेष समर्थन सामग्री भंग करने के लिए हटा दिया स्टेंट भ्रष्टाचार भिगोने पर विचार करें।

3. निर्मित स्टेंट-ग्राफ्ट का परीक्षण

1. स्लाइड एक 3 मिमी trifold गुब्बारे पर स्टेंट भ्रष्टाचार।
2. गुब्बारा एक हाथ उपकरण crimping आयोजित का उपयोग करने पर स्टेंट भ्रष्टाचार समेटना।
3. crimped स्टेंट भ्रष्टाचार वर्दी crimping और स्टेंट विकृति के कारण delamination या कवर सामग्री का पंचर की तरह विफलता के किसी भी अन्य संकेत के लिए एक माइक्रोस्कोप का उपयोग कर निरीक्षण किया।
4. एक मुद्रास्फीति डिवाइस और पानी के साथ trifold गुब्बारा दबाव से 3 मिमी के लिए डिज़ाइन किया गया व्यास के स्टेंट भ्रष्टाचार का विस्तार करें। फिर, वर्दी विस्तार और विफलता के संकेत के लिए विस्तार किया स्टेंट भ्रष्टाचार की जांच।

Representative Results

हमारे electrospinner सेटअप (चित्रा 1) उच्च गुणवत्ता polyurethane nanofibers (चित्रा 2) में हुई है। एक स्टेंट भ्रष्टाचार एक खराद का धुरा पर polyurethane से एक भीतरी परत electrospinning, इस परत पर एक नंगे धातु स्टेंट फिसल, और (चित्रा 3) polyurethane से एक दूसरे बाहरी परत electrospinning द्वारा निर्मित है। Polyurethane nanofibers 50 माइक्रोन / घंटा की दर है, जो 100 मीटर की एक भीतरी परत और स्टेंट-ग्राफ्ट पर 150 माइक्रोन के एक बाहरी परत में जो परिणाम पर Electrospun रहे हैं। यहाँ प्रस्तुत प्रोटोकॉल का उपयोग electrospinning वर्दी nanofibrous polyurethane परतों (चित्रा 4) में यह परिणाम है। समेटना और जिसके परिणामस्वरूप छोटे कैलिबर स्टेंट भ्रष्टाचार के विस्तार से पता चला है कि इन उपकरणों असमान crimping और न ही सामग्री विफलता (चित्रा 5) के संकेत के बिना एक मानक trifold गुब्बारे का उपयोग कर तैनात किया जा रहा करने में सक्षम हैं।

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चित्रा 1. प्रक्रिया electrospinning के योजनाबद्ध। Nanofibers spinneret से उत्पादित एक घूर्णन खराद का धुरा पर एकत्र कर रहे हैं। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 2. स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) polyurethane nanofibers की छवियों। Polyurethane nanofibrous सामग्री के SEM छवियों को बेतरतीब ढंग से केंद्रित (क) 5,000X बढ़ाई और कम से nanofibers पता चलता है (ख) 10,000 बढ़ाई। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

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स्टेंट-ग्राफ्ट fabricating में चित्रा 3. कदम। स्टेंट भ्रष्टाचार की (क) Electrospun भीतरी परत, (ख) गुब्बारा विस्तार योग्य स्टेंट Electrospun परत पर भरी हुई है, (ग) स्टेंट भ्रष्टाचार के Electrospun बाहरी परत, (घ) स्टेंट भ्रष्टाचार पु nanofibrous परतों पर आंतरिक और बाहरी परत के साथ खराद का धुरा पर लंबाई, और (ई) स्टेंट भ्रष्टाचार को काट दिया। पैमाने पर प्रत्येक प्रभाग 0.5 मिमी का प्रतिनिधित्व करता है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा एक स्टेनलेस स्टील खराद का धुरा पर Electrospun polyurethane परतों के 4. माइक्रोस्कोपी छवियों। (क) nanofibrous परत के बिना खराद का धुरा, (ख Electrospinning, और electrospinning के 5 घंटे बाद खराद का धुरा पर (ग) nanofibrous polyurethane परत के 2 घंटे के बाद खराद का धुरा पर>) nanofibrous polyurethane परत। polyurethane परतों का निरीक्षण electrospinning के विभिन्न समय पर खराद का धुरा के साथ समान मोटाई से पता चलता है। पैमाने पर प्रत्येक प्रभाग 0.5 मिमी का प्रतिनिधित्व करता है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 5. crimping और विस्तार के लिए स्टेंट भ्रष्टाचार का परीक्षण। (क) स्टेंट भ्रष्टाचार एक 3 मिमी trifold गुब्बारे पर crimped, (ख) स्टेंट भ्रष्टाचार डिजाइन किए व्यास का विस्तार, और (ग) स्टेंट भ्रष्टाचार crimped और विस्तार किया। पैमाने पर प्रत्येक प्रभाग 0.5 मिमी का प्रतिनिधित्व करता है।g5large.jpg "लक्ष्य =" _blank "> यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
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 9 mm 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