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.
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Protocol
1. Electrospinning de poliuretano no Mandril Collector
- Prepare mandril para electrospinning
- Derreter aproximadamente 8 ml de biocompatível, de grau alimentar, material de suporte solúvel em água num cilindro graduado (aproximadamente 9 mm de diâmetro e 110 mm de profundidade) a 155 ° C utilizando um forno.
- Mergulhar um mandril 100 milímetros de comprimento em aço inoxidável de diâmetro 3 mm e para se obter um revestimento de material de suporte sobre a superfície do mandril. Antes da imersão, coloca os mandris no forno a 155 ° C durante aproximadamente 15 min para aumentar a temperatura da superfície do mandril, o que ajuda a molhar a superfície com o material de suporte fundida.
- Deixe o mandril mergulhados arrefecer até aproximadamente 140 ° C enquanto o material de suporte fundido solidifica formando um revestimento fino uniforme sobre a superfície do mandril. Durante o processo de resfriamento, pendurar o mandril verticalmente, de modo que a gravidade faz com que o excesso de material de apoio para escorrer. Este revestimento permite a fácila remoção do stent-enxerto acabado a partir do mandril.
- Configuração do colector mandril do sistema de electrospinning (como mostrado na Figura 1)
- Alinhar o misturador laboratorial horizontal e ligar uma haste de plástico que irá realizar o mandril de aço inoxidável na extremidade oposta no interior do exaustor de fumos.
- Dissolve-se o material de suporte a partir da ponta do mandril, submergindo apenas a ponta do mandril em água para acomodar a haste do suporte de plástico na extremidade do mandril. Apoiar a haste de suporte de plástico na extremidade livre do mandril para auxiliar na rotação uniforme do colector mandril.
- Use parafusos de ajuste nas hastes de suporte de plástico para proteger o mandril de aço inoxidável e não escorregar durante eletrofiação.
- Aterrar o coletor de mandril, anexando um fio terra em forma de U para o mandril de aço inoxidável. Use de borracha O-rings para segurar o fio de terra para os lados do mandril.
- Setting-se sistema de extrusão de poliuretano líquido do sistema de electrospinning
- Misture dimetilacetamida (DMA) com 25% (m / v) solução de poliuretano (PU) da para se obter 15% (m / v) de PU em DMA solução (por exemplo, adiciona-se 6 ml de DMA a solução PU 9 ml de 25%).
CUIDADO! Trabalhar dentro de um exaustor com equipamento de protecção individual adequado. - Encha uma seringa de vidro de 5 ml com fim brusco agulha de aço inoxidável (fieira) com uma solução de PU 15%.
- Programar a bomba de seringa para extrudir a 0,01 ml / min, com base no diâmetro interno da seringa.
- Montar a seringa com fieira na bomba de seringa horizontalmente, com a ponta da agulha aproximadamente 20 cm do colector mandril. Isolar a seringa a partir das partes condutoras da bomba de seringa utilizando folhas de borracha para evitar a formação de arco eléctrico.
- Ligue o gerador de alta tensão para a fieira da seringa usando uma pinça.
- Misture dimetilacetamida (DMA) com 25% (m / v) solução de poliuretano (PU) da para se obter 15% (m / v) de PU em DMA solução (por exemplo, adiciona-se 6 ml de DMA a solução PU 9 ml de 25%).
- Fazer funcionar a bomba de seringa a 0,01 ml / min e Rotate o mandril com o misturador de laboratório rodando em baixa velocidade (por exemplo, 50 rpm).
- Aplicar um diferencial de voltagem de 20 kV entre a fieira e o mandril colector. nanofibras PU irá começar a depositar sobre o mandril rotativo e uma camada fina será visível em poucos minutos. Garantir a coifa está desligada e de escape é fechada para evitar a perda de nanofibras electrospun.
2. Electrospinning uma endoprótese
- nanofibras Electrospin PU sobre um mandril rotativo durante 2 horas para criar um tubo uniforme (tal como explicado no passo 1).
- Remover o mandril a partir da haste de plástico que está ligado ao misturador de laboratório para instalar o stent metálico. Ligue o exaustor de fumos e gases de escape aberta antes de remover o mandril para assegurar que remanescente vapores de solventes são removidos.
- Deslize o stent balão expansível 26 de aço inoxidável para o tubo electrospun para um local desejado. Pode ser necessário para expandir ligeiramente a prótese endovascular de modo que Slips sem danificar o tubo electrospun.
- Crimp o stent para se certificar de que o stent está firmemente fixado no material do tubo sobre o mandril e não solto o suficiente para deslizar. Isto também vai ajudar a evitar a delaminação das camadas interior e exterior.
- Carregar o mandril com o tubo e stent novamente sobre a haste de plástico misturador de laboratório durante electrospinning a camada exterior do stent-enxerto.
- nanofibras Electrospin durante 3 horas, tal como explicado no passo 1 para fabricar a camada externa do stent-enxerto.
- Depois de electrospinning o exterior posterior, de modo circunferencial cortar o material PU cerca de 1 mm em relação às extremidades da prótese endovascular utilizando um bisturi.
- Embeber o mandril com o stent-enxerto em água desionizada para dissolver o material de suporte do mandril que irá libertar o stent-enxerto do mandril. Substituir com água fresca, conforme necessário para dissolver completamente o material de suporte.
- Uma vez que o material de suporte é dissolvido, remover suavemente a endoprótese de tele mandril e deixar secar. Considere embeber a endoprótese removido em água deionizada para dissolver qualquer material de apoio permaneçam antes de permitir ao ar seco.
3. Os testes de endopróteses Industrializados
- Deslize a endoprótese em um balão de três dobras 3 mm.
- Crimp da endoprótese no balão usando uma mão ferramenta de compressão.
- Inspecione a endoprótese frisado usando um microscópio para cravar uniforme e quaisquer outros sinais de insuficiência como delaminação ou punção do material de cobertura devido à deformação stent.
- Expanda a endoprótese ao diâmetro projetado de 3 mm através da pressurização do balão com três dobras com um dispositivo de inflação e água. Mais uma vez, examinar a endoprótese expandida para a expansão uniforme e sinais de falência.
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Representative Results
A nossa configuração ElectroSpinner (Figura 1) resultou em nanofibras de poliuretano de alta qualidade (Figura 2). Um stent-enxerto é fabricado por electrospinning uma camada interna de poliuretano sobre um mandril, deslizando um stent metálico sobre esta camada, e electrospinning uma segunda camada exterior de poliuretano (Figura 3). nanofibras de poliuretano são electrospun a uma taxa de 50 mm / h, o que resulta em uma camada interna de 100 um e uma camada exterior de 150 um sobre o stent-enxertos. Electrospinning utilizando o protocolo aqui apresentado resulta em camadas uniformes nanofibrous de poliuretano (Figura 4). Engaste e expansão do pequeno calibre endoprótese resultante mostrou que estes dispositivos são capazes de ser implantado usando um balão de três dobras padrão sem engaste desigual, nem sinais de falha do material (Figura 5).
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Figura 1. Esquema de procedimento eletrofiação. As nanofibras produzidas a partir da fieira são recolhidos em um mandril rotativo. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2. microscopia eletrônica de varredura (MEV) imagens de nanofibras de poliuretano. MEV de material nanofibrous poliuretano mostra orientada aleatoriamente nanofibras em (a) ampliação 5,000X e (b) 10.000 vezes de ampliação. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura .
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Figura 3. Passos na fabricação de endopróteses. (A) camada electrospun interior da endoprótese, (b) balão stent expansível carregado na camada electrospun, (c) camada externa electrospun de endoprótese, (d) endoprótese cortado ao comprimento de mandril, e (e) de stent-enxerto com camadas interiores e exteriores em camadas nanofibrous PU. Cada divisão na escala representa 0,5 mm. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4. As imagens microscópicas de camadas de poliuretano electrospun sobre um mandril de aço inoxidável. (A) sem mandril de camada nanofibrous, (b >) Na camada de poliuretano nanofibrous mandril depois de 2 horas de electrospinning, e a camada de poliuretano (c) nanofibrous no mandril depois de 5 horas de electrospinning. Inspecção das camadas de poliuretano mostra espessura uniforme ao longo do mandril em vários momentos do electrospinning. Cada divisão na escala representa 0,5 mm. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5. Ensaios de stent-enxerto para cravar e expansão. (A) endoprótese comprimida contra um balão de três dobras 3 mm, (b) de stent-enxerto expandido para diâmetro concebido, e (c) de stent-enxerto e expandido frisado. Cada divisão na escala representa 0,5 mm.g5large.jpg "target =" _ blank "> Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
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Disclosures
Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.
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 |
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