Fabricação de calibre pequeno endopróteses Usando Electrospinning e balão expansíveis Bare Metal Stents
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
procedimentos de intervenção coronária causar lesões da parede do vaso significativa devido ao rompimento da parede da placa e navio. Isso resulta em restenose, embolia periférica em enxertos de veias, e descontinuidade de lúmen coronárias 1-4. Para evitar estas complicações, uma estratégia promissora será para cobrir a superfície vascular no local da angioplastia, o que potencialmente inibir a restenose, reduzir os riscos de descontinuidade do lúmen do vaso, e evitar embolia periférica. Estudos anteriores compararam stents metálicos para endopróteses com resultados positivos para endopróteses 5. Os pesquisadores utilizaram vários materiais para a fabricação de membranas para cobrir os stents. Isto inclui materiais sintéticos como tetraphthalate de polietileno (PET), politetrafluoroetileno (PTFE), poliuretano (PU), e silício ou tecido de vaso autólogo para a fabricação de próteses cobertas 6-9. Um material de enxerto ideal utilizada para cobrir a prótese endovascular deve ser tromboresistente, não biodegradable, e deve integrar-se com o tecido nativo sem proliferação excessiva e inflamação 10. O material de enxerto utilizada para cobrir a prótese endovascular também deve promover a cura do enxerto de stent.
Endopróteses são amplamente utilizados para o tratamento da CoAo, pseudo-aneurismas da artéria carótida, fístulas arteriovenosas, degenerou enxertos venosos, e grande para aneurismas cerebrais gigantes. Mas o desenvolvimento de calibre pequeno extensor-enxertos é limitada pela capacidade de manter baixo perfil e flexibilidade, o que ajuda na implementação dos stent-enxertos 11-14. PU é um polímero elastomérico com boa resistência mecânica, que é uma característica desejada para alcançar um perfil baixo e uma boa flexibilidade 15,16. Além de ter boa capacidade de entrega, endopróteses deve também promover a cura rápida e endotelização. PU coberto stent-enxertos demonstraram melhor biocompatibilidade e Endotelização 17 reforçada. Os investigadores têmanteriormente tentou endothelialize PU coberto endopróteses semeando-los com células endoteliais 17. Eletrofiação de PU para criar matriz de nanofibras foi demonstrado ser uma técnica valiosa para a produção de enxertos vasculares 18,19. A existência de nanofibras que imitam a arquitectura de matriz extracelular nativa é também conhecido para promover a proliferação de células endoteliais 20,21. Eletrofiação também permite o controlo sobre a espessura do material 22. enxertos vasculares de pequeno diâmetro feito de PU têm sido estudados para promover a cura, utilizando modificações, tais como revestimentos de superfície, anti-coagulantes, e inibidores de proliferação de células. Todas essas modificações são projetados para mediar a aceitação de acolhimento e promover a cura do enxerto 23.
O nosso grupo tem desenvolvido uma expansível nu metal stent balão, que pode ser implantado em modelos animais 24-26. A combinação de uma malha electrospun poliuretano e uma esferaoon stent expansível nos permitiu gerar pequeno balão calibre expansíveis endopróteses. A maioria das endopróteses disponíveis actualmente são introduzidos através da artéria femoral durante um procedimento intervencional, mas apenas alguns comerciais stents revestidos pode ser introduzido um tamanho French maior do que a requerida para um balão insuflado 27-un. Neste estudo, desenvolvemos um pequeno calibre vascular endoprótese através do encapsulamento de um stent balão expansível entre duas camadas de electrospun PU que podem ser entregues a uma artéria coronária usando um 8-9 cateter guia francês padrão em um procedimento intervencionista percutâneo.
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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