Yerli Arter Mimarlık polycaprolactone, Elastin ve Kollajen kullanarak Mimik Üç katmanlı elektrospinning: Bir Ön Çalışma

Aşağıdaki deneyin genel amacı, farklı katmanların malzeme özelliklerindeki değişikliklerin greftin genel mekanik özelliklerini nasıl etkileyebileceğini gözlemlemektir. Bu, optimal elektro eğirme parametrelerini sağlamak amacıyla doğal ve sentetik polimer çözeltileri hazırlanarak gerçekleştirilir. İkinci bir adım olarak, malzeme özelliklerinde istenen değişikliği sağlayacak belirli oranlarda çözeltiler birleştirilmelidir.

Farklı mekanik özelliklere sahip çok katmanlı bir yapı oluşturmak için çözeltileri silindirik bir kalıba elektrospin yöntemiyle püskürtün. Uyumluluk, yırtılma direnci, sütür tutma, tek eksenli çekme testi ve matematiksel analize dayalı mekanik özelliklerdeki değişimleri gösteren sonuçlar elde edilir. Merhaba, benim adım Michael McClure.

Bugün sizlere greftlerin üç katmanlı elektro-sünger VA yöntemi hakkında konuşacağım. Tekniğimizin, tekil vasküler greftler gibi diğer tekniklere göre temel avantajlarından biri, münferit katmanlar içindeki materyal özelliklerini ince ayarla düzenleyebilme ve böylece genel ME materyal özelliklerini etkileyebilme yeteneğidir. Elektro eğirme işleminden önce, asetik asit bazlı bir proses kullanarak altı aylık sığır koriumundan kolajen ekstrakte edin. Ekstrakte edilen bu kolajen, ardından bir dizi çözünme, çöktürme ve diyaliz işlemiyle saflaştırılır; elektro eğirme prosedürü için en az 500 mg liyofilize kolajen toplayın.

Ardından, 20 mililitrelik bir sintilasyon şişesi kullanarak, 150 miligram monomer peletini ölçüp 50 mililitre 1 1 1 3 3 3 heksa floro, iki propanol içinde çözerek 100 miligram/mililitre konsantrasyonunda bir polikaprolakton çözeltisi hazırlayın. Aynı prosedürü kullanarak, 200 miligram/mililitre elastin ve 7 miligram/mililitre kolajen çözeltilerinden yedişer mililitre hazırlayın. Daha sonra beş sintilasyon şişesi kullanarak, her bir şişeye aşağıdaki hacimsel oranlarda toplam beş mililitre PCL, elastin ve kolajen çözeltilerini karıştırarak ekleyin: arteriyel intimayı temsil eden 98'e 2'ye 0 PCL, elastin ve kolajen; arteriyel medyayı temsil eden 45'e 45'e 10, 55'e 35'e 10 ve 65'e 25'e 10 PCL, elastin ve kolajen; ve arteriyel adventisyayı temsil eden 70'e 0'a 30 PCL, elastin ve kolajen.

Şimdi üç mililitrelik 18 gauge küt uçlu iğne kullanarak, bir şırınga pompasına üç mililitre çözelti yükleyin. Her bir PCL Elastin kolajen çözeltisinin bireysel malzeme özellikleri için, toplam üç mililitre olacak şekilde dağıtım hızını saatte dört mililitreye ayarlayın.

Bu çözeltiler, PCL elastin kolajen polimer çözeltileri ile çok katmanlı greftler tasarlamak amacıyla dikdörtgen bir mandrel üzerine elektrospin yöntemiyle uygulanacaktır. Elektrospin hızı, geçişe ve katman elektrospinine bağlı olarak değişecektir; intima için polimer çözeltileri saatte dört mililitre hızda ve 0,5 mililitre hacimde uygulanacak, ardından her biri saatte iki mililitre elektrospin hızıyla 0,2 mililitre kullanılarak hem intimal hem de medial şırıngaları birleştiren bir geçiş uygulanacaktır. Daha sonra, intimal şırınga kapatılacak ve medial katman saatte dört mililitre hızda 0,6 mililitre boyunca elektrospin yöntemiyle uygulanacaktır.

Bunu, medya ve adventis şırıngaları arasında, her biri saatte iki mililitre hızında 0,2 mililitrelik polimer çözeltisi ile bir geçişle takip edin. Son olarak, medya şırıngasını kapatın ve adventis için saatte dört mililitre hızında 0,4 mililitre boyunca elektro eğirmeyle devam edin. Elektro eğirme işleminden sonra, her numunede 50 milimolar EDC kullanın ve daha ileri testlere geçmeden önce çapraz bağlanma için 18 saat bekleyin.

Elektro eğirme ile üretilen malzemelerin tek eksenli çekme parametrelerini test etmek için, öncelikle elektro eğirme tabakasını bir Petri kabı içerisinde 15 milliliters 1x PBS ile 24 saat boyunca hidrate edin. Ardından, 7.5 millimeters ölçme uzunluğuna ve en dar noktasında 2.5 millimeter genişliğe sahip bir dog-bone zımba kullanarak, elektro eğirme matrisinden altı örnek kesin. Bu şekil, malzemenin en dar noktasından kopmasını sağlayacaktır.

Ardından, bir MTS Bionics 200 test sistemi kullanarak, elektrot BUN örneklerini 100 N'luk bir yük hücresi ve dakikada 10 milimetre uzama hızı ile test edin. Her bir münferit malzeme ürünü için maksimum gerilmeyi, modülü ve kopma gerinimini hesaplamak için test yazılımını kullanın. Çok katmanlı greftlerin sütür tutma kapasitesini test etmek için, iki milimetre çapında elektrosüngerden oluşan altı farklı tübüler örnek toplayın; 3 mm uzunluğundaki bu örnekleri, 37 °C'deki bir inkübatörde, içinde 1× PBS bulunan bir Petri kabı içerisinde 24 saat boyunca bekletin.

Ardından 50 N'luk bir yük hücresi ve dakikada 150 milimetre uzama hızı kullanın. MTX bionic 200 sistemi ile sütür tutma kapasitesini test etmek için, beş sıfır ticari PDs yerleştirin. İki menekşe monofilaman.

Örnekten iki milimetre uzağına, ölçüm için bir kumpas kullanarak dikiş atın ve dikiş greftten tamamen geçene kadar uzatın; peak load değerini gram-kuvvet cinsinden TestWorks Versiyon 4 kullanarak kaydedin. Elektrospun greftlerin patlama dayanımını test etmek için, çapı iki milimetre ve uzunluğu iki ila üç santimetre olan altı farklı elektrospun tübüler örnek daha toplayın ve bunları 37 °C'de 24 saat boyunca PBS içinde hidrate edin. Hidrasyondan sonra, tüpü cihaza bağlı 1,5 milimetre çapındaki meme üzerine yerleştirin ve greft ile meme ucunun etrafına bir cerrah düğümü atarak 2-0 ipek dikişle sabitleyin; ardından patlama sistemine hava verin ve tüpler patlayana kadar basıncı saniyede beş mmHg hızla artırın.

Tüplerin yırtıldığı basınç değeri olarak cıva milimetresi cinsinden patlama direnci verilerini toplayın. Sonra, altı farklı elektro eğirme greftinden alınan, üç santimetre uzunluğunda kesilmiş iki milimetre çapındaki altı tübüler grefti elde ederek dinamik kompliyansı değerlendirin. Örnekleri 24 saat boyunca PBS içinde hidrate edin.

37 °C'de. Greftleri, cerrah düğümü atarak 2-0 ipek sütür ile sabitleyerek özel yapım 1,5 mm çapındaki meme ucuna yerleştirin. Greftleri, Tissue Growth Technologies tarafından geliştirilen, mekanik stimülasyon yoluyla akıllı doku mühendisliği yapan bir biyoreaktöre yerleştirin.

Biyoreaktörü 37 °C sıcaklıkta 500 mL PBS ile doldurun. Biyoreaktörü, greftin içine 1 Hz döngüsel basınç değişimi sağlayacak şekilde ayarlayın ve sistolik diyastolik basınçlar için 90/50, 120/80 ve 150/110 mmHg olmak üzere üç farklı basınç seviyesini test edin. Elektro eğirme protokolleri doğru şekilde uygulandığında, nihai ürün, burada görüldüğü gibi, katmanlar arasında başlangıçta herhangi bir delaminasyon belirtisi göstermeyen yumuşak ve dikişsiz bir tüp olmalıdır.

Karşılaştırma amacıyla burada delamine olmuş bir tüp gösterilmiştir. Bu görüntü; spesifik PCL elastin kolajen karışımları içeren tekil intimal, medial ve adventisya tabakaları için tepe teğetsel stres ve kopma gerinimi değerlerine ilişkin UNI eksenli çekme testi bilgilerini sağlamaktadır. Trendler, PCL içeriğindeki artışla birlikte tepe stresinin ve teğetsel modülün arttığını, kopma geriniminin ise azaldığını göstermektedir; sütür tutma sonuçları burada gösterilmiş olup, en yüksek sütür tutma kapasitesini E-P-T-F-E sergilemiş ve 65-25-10 karışımı kesikli çizgi ile gösterilen ous ven standardına en yakın değerleri vermiştir; karşılaştırma olarak canlı olmayan domuz femoral arteri ve E-P-T-F-E test edilmiştir.

Bu grafikte gösterildiği üzere, patlama basıncı, 55'ten 35'e ve 10'a ile 65'ten 25'e ve 10'a oranındaki malzemelerin en yüksek patlama basıncına sahip olduğunu göstermektedir. Bu değer, Amerikan Ulusal Standartlar Enstitüsü'nün piyasada kullanılmak üzere tasarlanan tüm vasküler greftler için şart koştuğu 1.600 mmHg ile benzerlik göstermektedir. Son olarak, üç farklı ortalama arteriyel basınçta dahili radarla belirlenen kompliyans testleri, yalnızca medial tabakadaki artan PCL içeriğinin, üç fizyolojik basınç türünün tamamı için kompliyansta kademeli bir azalmaya nasıl neden olabileceğini göstermektedir. Bu çalışmanın en kritik kısmı yasal düzenleme sürecidir.

Üçe bir giriş çıkış kullanıldığında, nozül ucunda yük kaybı meydana gelebilir. Bu durum gerçekleştiğinde, halihazırda elektrospun edilen polimerle ilişkili şişkinlik de azalabilir. Bu durum, kaynaklanmış ıslak liflere ve üç katman arasında delaminasyona neden olabilir.

Bu nedenle, üç katmanlı vasküler greftin elektro eğirmesi sırasında tutarlı bir elektrik potansiyeli temel öneme sahiptir.