Introduction
procedure di intervento coronarico causano significative lesioni parete del vaso a causa di rottura della placca e la parete del serbatoio. Ciò si traduce in restenosi, embolia periferica in innesti di vena, e la discontinuità del lume coronarico 1-4. Per evitare queste complicazioni, una strategia promettente sarà da coprire la superficie vascolare nel sito angioplastica, che potenzialmente inibire la ristenosi, ridurre i rischi di discontinuità del lume del vaso, e prevenire embolia periferica. Precedenti studi hanno confrontato gli stent di metallo nudo di stent innesti con risultati positivi per stent-graft 5. I ricercatori hanno utilizzato diversi materiali per la fabbricazione di membrane per coprire gli stent. Questo include materiali sintetici come polietilene tetraphthalate (PET), politetrafluoroetilene (PTFE), poliuretano (PU), e silicio o tessuto del vaso autologo per fabbricare coperte stent 6-9. Un materiale di innesto ideale utilizzato per coprire lo stent dovrebbe essere thromboresistant, non biodegradable, e dovrebbe integrarsi con il tessuto nativo senza eccessiva proliferazione e l'infiammazione 10. Il materiale di innesto utilizzato per coprire lo stent dovrebbe anche promuovere la guarigione dello stent-graft.
Stent innesti sono ampiamente utilizzati per il trattamento di coartazione aortica, pseudo-aneurismi dell'arteria carotidea, fistola artero-venosa, degenerati vena innesti, e grande per giganti aneurismi cerebrali. Ma lo sviluppo di piccole calibro stent-innesti è limitata dalla capacità di mantenere basso profilo e flessibilità, che aiuta nella distribuzione degli stent-innesti 11-14. PU è un polimero elastomerico con una buona resistenza meccanica, che è una caratteristica desiderata per realizzare un profilo basso e buona flessibilità 15,16. Oltre ad avere una buona deliverability, stent-innesti dovrebbero anche promuovere una rapida guarigione e endotelizzazione. PU coperto stent-innesti hanno dimostrato una migliore biocompatibilità e endotelizzazione 17 migliorata. I ricercatori hannoin precedenza cercato di endothelialize PU coperto stent-graft da loro semina con le cellule endoteliali 17. Electrospinning di PU per creare matrice nanofibre ha dimostrato di essere una tecnica utile per la produzione di innesti vascolari 18,19. L'esistenza di nanofibre che imitano l'architettura della matrice extracellulare nativa è noto anche per promuovere la proliferazione delle cellule endoteliali 20,21. Electrospinning consente anche di controllo dello spessore del materiale 22. Piccolo calibro innesti vascolari in PU sono state studiate per promuovere la guarigione mediante modifiche come rivestimenti superficiali, anticoagulanti, e soppressori di proliferazione cellulare. Tutte queste modifiche sono progettate per mediare l'accettazione di accoglienza e promuovere la guarigione dell'innesto 23.
Il nostro gruppo ha sviluppato un palloncino espandibile stent di metallo nudo che può essere implementato in modelli animali 24-26. La combinazione di una maglia elettrofilate poliuretano e una pallaoon stent espandibili ci ha permesso di generare piccolo calibro palloncino espandibile stent-innesti. La maggior parte degli stent-innesti attualmente disponibili sono introdotte attraverso l'arteria femorale durante una procedura interventistica, ma solo pochi stents rivestiti commerciali può essere introdotto 1 formato French grande di quello richiesto per un palloncino gonfiato un-27. In questo studio abbiamo sviluppato un piccolo calibro vascolare stent-graft incapsulando uno stent espandibile a palloncino tra due strati di elettrofilate PU che possono essere consegnati a una arteria coronaria utilizzando uno standard 8-9 francese guida catetere in una procedura interventistica percutanea.
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Protocol
1. Electrospinning di poliuretano sul mandrino Collector
- Preparare mandrino per electrospinning
- Sciogliere circa 8 ml di biocompatibile, di categoria alimentare, acqua materiale di supporto solubile in un cilindro graduato (circa 9 mm di diametro e 110 mm di profondità) a 155 ° C utilizzando un forno.
- Dip 3 mm di diametro ei 100 mm mandrino in acciaio inox lungo per ottenere un rivestimento di materiale di supporto sulla superficie del mandrino. Prima di immersione, posizionare i mandrini in forno a 155 ° C per circa 15 minuti per aumentare la temperatura della superficie del mandrino che aiuta a bagnare la superficie con il materiale di supporto fuso.
- Sia le mandrino anabbaglianti raffreddare a circa 140 ° C mentre il materiale di supporto fuso solidifica formando un sottile rivestimento uniforme sulla superficie del mandrino. Durante il processo di raffreddamento, appendere il mandrino verticale in modo che la gravità provoca materiale di supporto in eccesso di sgocciolare. Questo rivestimento permette una facilerimozione del prodotto finito stent-graft dal mandrino.
- Impostazione del collettore mandrino del sistema elettrofilatura (come mostrato in figura 1)
- Allineare il mixer da laboratorio orizzontale e collegare una bacchetta di plastica che terrà il mandrino in acciaio inox all'estremità opposta all'interno della cappa.
- Sciogliere il materiale di supporto dalla punta del mandrino immergendo solo la punta del mandrino in acqua per accogliere l'asta di supporto plastica all'estremità del mandrino. Sostenere l'asta di supporto plastico in corrispondenza dell'estremità libera del mandrino per aiutare nella rotazione uniforme del collettore mandrino.
- Utilizzare viti nelle aste di supporto in plastica per fissare il mandrino in acciaio inox e evitare di scivolare durante electrospinning.
- A terra il collettore mandrino collegando un filo di terra a forma di U al mandrino in acciaio inossidabile. Utilizzare O-ring di gomma per tenere il filo di terra ai lati del mandrino.
- Setting liquido sistema di estrusione poliuretano del sistema electrospinning
- Mescolare dimetilacetammide (DMA) con il 25% (m / v) di poliuretano (PU) stock soluzione per ottenere 15% (m / v) PU in DMA soluzione (ad esempio, aggiungere 6 ml di DMA a soluzione PU 9 ml di 25%).
ATTENZIONE! Lavorare all'interno di una cappa aspirante con un equipaggiamento di protezione individuale. - Riempire una siringa di vetro da 5 ml con estremità smussata ago in acciaio inox (filiera) con una soluzione di PU 15%.
- Programmare la pompa a siringa da estrudere a 0.01 ml / min in base al diametro interno della siringa.
- Montare la siringa con filiera sulla pompa a siringa orizzontalmente con la punta dell'ago circa 20 cm dal collettore mandrino. Isolare la siringa dalle parti conduttrici della siringa pompa utilizzando fogli di gomma per evitare formazione di archi elettrici.
- Collegare il generatore ad alta tensione per la filiera della siringa con un coccodrillo.
- Mescolare dimetilacetammide (DMA) con il 25% (m / v) di poliuretano (PU) stock soluzione per ottenere 15% (m / v) PU in DMA soluzione (ad esempio, aggiungere 6 ml di DMA a soluzione PU 9 ml di 25%).
- Eseguire la pompa a siringa a 0.01 ml / min e RotaTE il mandrino con il mixer da laboratorio funziona a bassa velocità (ad esempio, 50 giri).
- Applicare un differenziale di tensione di 20 kV attraverso la filiera e il mandrino collettore. nanofibre PU inizieranno depositando sul mandrino rotante e un sottile strato saranno visibili in pochi minuti. Assicurarsi che la cappa è spento e lo scarico è chiusa per evitare la perdita di nanofibre elettrofilate.
2. Electrospinning uno stent-graft
- nanofibre Electrospin PU su un mandrino rotante per 2 ore per creare un tubo uniforme (come spiegato nel passaggio 1).
- Rimuovere il mandrino dalla bacchetta di plastica collegato al mixer laboratorio per installare il stent di metallo nudo. Accendere cappa e scarico aperto prima di rimuovere il mandrino per garantire che resti vapori di solvente vengono rimossi.
- Far scorrere il pallone stent in acciaio inox espandibile 26 sul tubo elettrofilate nella posizione desiderata. Può essere necessario espandersi leggermente lo stent così Slips avanti senza danneggiare il tubo elettrofilate.
- Crimpare lo stent per assicurarsi che lo stent sia saldamente fissato sul materiale del tubo sul mandrino e non abbastanza largo da scorrere. Questo aiuterà anche a prevenire la delaminazione degli strati interni ed esterni.
- Caricare il mandrino con il tubo e stent nuovo sull'asta di plastica del miscelatore laboratorio per electrospinning lo strato esterno dello stent-graft.
- nanofibre Electrospin per 3 ore come spiegato nel passaggio 1 per fabbricare lo strato esterno dello stent-graft.
- Dopo electrospinning l'esterno dopo, circonferenzialmente tagliare il materiale PU circa 1 mm dalla estremità dello stent utilizzando un bisturi.
- Bagnare il mandrino con stent-graft in acqua deionizzata per sciogliere il materiale di supporto dal mandrino che rilascerà lo stent-graft da mandrino. Sostituire con acqua dolce come necessario per sciogliere completamente il materiale di supporto.
- Una volta che il materiale di supporto è sciolto, rimuovere delicatamente lo stent-graft da tegli mandrino e lasciare asciugare. Considerate ammollo lo stent-graft rimosso in acqua deionizzata per sciogliere qualsiasi materiale di supporto rimanente prima di consentire asciugare all'aria.
3. Test di fabbricati stent innesti
- Far scorrere lo stent-graft su un pallone a tre ante 3 mm.
- Crimp lo stent-graft sul pallone con una mano tesa pinza.
- Ispezionare lo stent-graft pressare utilizzando un microscopio per aggraffatura uniforme e qualsiasi altro segno di fallimento come la delaminazione o la puntura del materiale di copertura a causa della deformazione dello stent.
- Espandere lo stent-graft al diametro progettato di 3 mm dalla pressurizzazione del pallone a tre ante con un dispositivo di gonfiaggio e acqua. Anche in questo caso, esaminare lo stent-graft ampliato per l'espansione uniforme e segni di insufficienza.
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Representative Results
La nostra messa a punto electrospinner (figura 1) ha portato a nanofibre poliuretano di alta qualità (Figura 2). Uno stent-graft è prodotto da elettrospinning uno strato interno di poliuretano su un mandrino, scivolando uno stent di metallo nudo sopra questo strato, e electrospinning un secondo strato esterno di poliuretano (figura 3). nanofibre poliuretaniche sono elettrofilate alla velocità di 50 um / hr, che si traduce in uno strato interno di 100 um e uno strato esterno di 150 micron sullo stent-innesti. Electrospinning utilizzando il protocollo qui presentata si traduce in strati nanofibrous poliuretano uniformi (Figura 4). Di piegatura e l'espansione della risultante di piccolo calibro dello stent-graft ha dimostrato che questi dispositivi sono in grado di essere implementato usando un palloncino a tre ante standard senza aggraffatura irregolare né segni di insufficienza materiale (Figura 5).
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Figura 1. Schema di electrospinning procedura. Le nanofibre prodotte dalla filiera vengono raccolti su un mandrino rotante. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 2. microscopia elettronica a scansione (SEM) immagini di nanofibre in poliuretano. Immagini SEM di materiale poliuretanico nanofibrous mostra orientata in modo casuale nanofibre in (A) di ingrandimento 5,000X e (b) 10.000X ingrandimento. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura .
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Figura 3. Procedimento per la fabbricazione di stent-innesti. (A) elettrofilate strato interno di stent-graft, (b) palloncino stent espandibile caricato sullo strato elettrofilate, (c) strato esterno elettrofilate di stent-graft, (d) stent-graft tagliare a misura sul mandrino, e (e) stent-graft con strati interno ed esterno a strati nanofibrous PU. Ogni divisione sulla scala rappresenta 0,5 mm. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 4. immagini Microscopia di strati di poliuretano elettrofilate su un mandrino in acciaio inox. (A) mandrino senza strato nanofibrous, (b >) Strato di poliuretano nanofibrous sul mandrino dopo 2 ore di electrospinning, e (strato di poliuretano c) nanofibrous sul mandrino dopo 5 ore di electrospinning. Ispezione di strati di poliuretano mostra spessore uniforme lungo il mandrino in diversi momenti della electrospinning. Ogni divisione sulla scala rappresenta 0,5 mm. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 5. Prove di stent-graft per la piegatura e l'espansione. (A) stent-graft a pressare su un pallone a tre ante a 3 mm, (b) stent-graft ampliato per diametro progettato, e (c) stent-graft pressare e ampliato. Ogni divisione sulla scala rappresenta 0,5 mm.g5large.jpg "target =" _ blank "> Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
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Disclosures
Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti.
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 |
References
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