Хитозан основе, лазерная активированный тонкопленочных хирургических клей », SurgiLux": подготовка и демонстрация

Bioengineering

Your institution must subscribe to JoVE's Bioengineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 10 minute trial to JoVE!





By clicking "Submit", you agree to our policies.

 

Summary

Изготовление новых, гибких тонкопленочных хирургического клея от FDA утвержденных ингредиентов, хитозан и индоцианин зеленый описано. Приклеивание этого клея на коллагеновой ткани через простой процесс активации с маломощным инфракрасным лазером показала.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Foster, L. J., Karsten, E. A Chitosan Based, Laser Activated Thin Film Surgical Adhesive, 'SurgiLux': Preparation and Demonstration. J. Vis. Exp. (68), e3527, doi:10.3791/3527 (2012).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Protocol

1. Приготовление раствора SurgiLux

  1. Подготовьте 2% (объем / объем) раствор уксусной кислоты с использованием деионизированной воды в чистый стеклянный стакан, использование капюшона ламинарного потока, чтобы избежать загрязнения.
  2. Взвешивание 0,02% (вес / объем) хромофора, индоцианин зеленый, МКГ, в стерильную пробирку Eppendorf, обеспечить трубки, завернутые в фольгу, чтобы предотвратить проникновение света.
  3. Используя чистую, одноразовые пипетки перенести приблизительно 1 мл разбавленного раствора уксусной кислоты к трубке, чтобы растворить краситель, слегка встряхнуть и держать, завернутые в фольгу.
  4. Передача растворяются МКГ в стакан и добавить 2% (вес / объем) порошка хитозана перед добавлением стерильной магнитной мешалкой.
  5. Накройте стакан с Parafilm затем завернуть в фольгу, прежде чем перемешивания содержимого на примерно 125 оборотов в минуту в течение 72 ч при комнатной температуре в ламинарном боксе.
  6. Перенести содержимое в чистые пробирки и центрифуги при 15000 х г в течение 15 мин при 4 ° С для удаления любых particulaТе вещества.
  7. Осторожно передать зеленый раствор SurgiLux в чистый стеклянный стакан, накрыть использованием Parafilm затем завернуть в фольгу, перед хранением в холодильнике в течение 12 часов для увеличения вязкости раствора.

2. Литье SurgiLux фильмов

  1. С помощью стерильного шприца, обойтись 8 мл холодного раствора SurgiLux в чистую, чашки Петри диаметром 95 мм, и слегка наклоните пластины для обеспечения полного охвата решения. Варьируя соотношение объема раствора для литья области позволяет контролировать толщину пленки, см. рисунок 1.
  2. Удалите все видимые пузырьки в растворе с помощью иглы стерильные иглы. Накройте блюдо в фольге серебро и место в холодильнике, чтобы удалить остатки микронных размеров пузырьков.
  3. Через 20 минут осторожно снимите чашку Петри из холодильника, место в ламинарном боксе, крышка с серебряной фольгой и оставить решение испаряться в течение 3 недель.
  4. После сотрудничествеmplete испарения, оценка внешнего края прозрачной зеленой фильм SurgiLux в чашку Петри и осторожно "корки" фильм от поверхности посуды.
  5. Фильм SurgiLux должна быть гибкой и легко манипулировать без разрыва или нарушения.
  6. Хранить круговой фильмов SurgiLux в чашке Петри, завернутый в серебряную фольгу в сухих условиях, пока готов к использованию.

3. Лазерная активация SurgiLux Фильмы клей

  1. Чтобы продемонстрировать процесс лазерной активации мы будем использовать кусок ткани крупного рогатого скота, такие как стейк сократить до размера 15 мм и длиной 20 мм. Рассекать ткани по прямой линии, используя номер 10 хирургические лезвия, для получения 2 штук 15 на 10 мм.
  2. Приблизительное двух кусочков ткани так, чтобы их края соприкасаются, но не пересекаются, и с помощью ватного тампона или марлю, мягко поглощает лишнюю жидкость.
  3. Далее, отрезал кусок SurgiLux пленки 7 х 9 мм и осторожно поместите фильма вдоль пополам через рIECE ткани, а затем нажмите Осторожно с сухим ватным тампоном.
  4. SurgiLux фильмы активировать с помощью инфракрасного лазерного диода на установку 120 мВт. Как это лазер класса IIIB, соответствующие меры безопасности должны быть приняты, в том числе использование соответствующих защитных очков для всего персонала.
  5. Начиная с угла, облучать SurgiLux с инфракрасным лазерным установлен на уровне 120 мВт и размер пятна луча диаметром 1 мм. Передайте пятно луча на зеленом фильм со скоростью примерно 1 мм в секунду. Повторите процесс облучения еще два раза.

4. Сила ремонта

  1. Осторожно обеспечения концы ткани в зажимов растягивающего инструмент тестирования. Мы используем Instron Mini55 система с 50 тензодатчика Ньютона. Максимальная нагрузка, прочность на растяжение и удлинение при разрыве были рассчитаны с использованием компьютерных программ Bluehill (США). Средства по меньшей мере 10 образцов были определены (п = 10).
  2. Возьмите "слабину", а затем отделить ткани частей со скоростью 1 мм в секунду, пока два куска ткани, удерживаемых вместе полосе SurgiLux отдельные полностью.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Центрифугирование приводит к прозрачным зеленый раствор, который увеличивает вязкость после хранения при температуре 4-6 ° C. После выстаивания в течение 3 недель, зеленый раствор превращается в прозрачный зеленый фильма SurgiLux примерно 20 микрон и, как показано в видео, легко гибким.

При облучении лазером, облигации SurgiLux фильм ткани. Это можно наблюдать на краях пленки, где ткань представляется договор как лазерный луч проходит через пленку (рис. 2). Нет обугливания или абляции тканей и пленки должны быть соблюдены. Прочность сцепления SurgiLux в ткань должна быть достаточной для подъема пополам куски ткани, и когда предел прочности при растяжении измеряется должно быть примерно 15 кПа для испытания сообщили здесь.

Таблица 1
Таблица 1. </ STRONG> Сравнение свойств предлагаемой системы SurgiLux и коммерчески доступные фибрина и цианакрилатного хирургического клея.

Рисунок 1
Рисунок 1 Схематическая иллюстрация SurgiLux тонкие изготовление клейкой пленки и активации процесса.. Соответствующий текст протокола Нажмите, чтобы увеличить показатель .

Рисунок 2
Рисунок 2 фотографии (x20), показывающий тонкую пленку SurgiLux после лазерной активации придерживаться бычьего ткани кишечника и "договаривающиеся" в ткани разреза (T, T B:. Отдельные части оF тканей, I: разрез, S: SurgiLux фильма).

Рисунок 3
Рисунок 3 График, показывающий сильные ткани адгезии для различных клеев. Хитозана и SurgiLux фильмы наносить на ткань, Tisseel (фибрина) и Histoacryl гели (цианакрилатного) наносится на ткань.

Рисунок 4
Рисунок 4 Сканирование электронной микрофотографии (SEMS), иллюстрирующих клетки прикреплены к SurgiLux фильмов;. Человеческих клеточных поколений (а) обонятельные клетки вкладывающийся [x1.5k], (б) стромальных фибробластов [x500], и (в) скелетных мышц, полученных спутниковых стволовых клеток [x1.7k]. Нажмите, чтобы увеличить показатель .


Рисунок 5. График, показывающий изменение толщины пленки с увеличением объема SurgiLux литья раствора (мл) и постоянная области литья (7,09 · 10 3 мм 2).

Рисунок 6
Рисунок 6. Сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) фильм, показывающий наличие "соски" (SN) выступают из поверхности (S).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Хитозан может быть получен в различных молекулярных масс и с разной степенью deactylation (ДВР). Вариации в чистоте хитозан может привести к появлению частиц в растворе SurgiLux; центрифугирования применяется для устранения этих и должны привести в прозрачном зеленом решение. Тем не менее, фильтрация также может быть использован в качестве дополнительной или альтернативной стадии изготовления. Как и в любом обработки материалов, вариации, такие как хитозан DDA и молекулярный вес, иметь последствия для физико-химических, биологических и физических свойств полученных пленок SurgiLux, в том числе прочности его связей в ткани.

Процесс изготовления для SurgiLux позволяет значительные различия. Например, изменения в соотношении объема раствора для литья площадь поверхности (мл: мм 2) может быть использована для регулировки толщины пленки рисунке 5 показано линейное увеличение толщины конечного фильмов SurgiLux, как объем.раствора выливают в чашку Петри был увеличен. Кроме того, изменения в поверхности отливки может быть использована для изменения морфологии поверхности пленки. Рисунок 6 показывает наличие микронного размера "соски" на поверхности пленки SurgiLux. Такие шаблоны методы могут быть использованы для получения различных поверхностей для улучшения адгезии тканей, предотвращение микробного прикрепление клеток и тканей содействовать реинтеграции 11. Кроме того, различные биологически активные вещества могут быть включены в процесс изготовления для производства клейкой пленки для региональной доставки лекарств 10.

В таблице 1 приведены преимущества этого SurgiLux тонкая система клейкой пленки по сравнению с обычными фибрина и цианакрилатного клея. В то время как сила восстановления тканей меньше швов, SurgiLux позволяет избежать многочисленных недостатков этой традиционной технике закрытия ран, а также текущие благоприятствования коммерческих хирургического клея.

Способность SurgiLux для склеивания различных коллагеновых тканей в сочетании с гибкостью материала предлагаю свой потенциал в лапароскопии, в то время как гибкость производственного процесса способствует его дальнейшему развитию для применения в тканевой инженерии и регенеративной медицины.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Нет конфликта интересов объявлены.

Acknowledgements

Авторы признают, грант от Национального здравоохранения и медицинских исследований Совета Австралии (NHMRC # 1000674) для LJR Фостер.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Chitosan Sigma-Aldrich 448877
Indocyanine Green Sigma-Aldrich I2633 Also known as Cardiogreen
Acetic acid Sigma-Aldrich 320099
Infra-red diode laser with fiber delivery. (808 nm, 120 mW, Beam core 200 μm) CNI Lasers Fc-808 Variable system up to 5 W power
Laser safety glasses CNI Lasers LS-G
Tensile testing apparatus Instron Pty Ltd 5542 50 N load cell

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kjaergard, H. K. Suture support: is it advantageous. Am. J. Surg. 182, 15S-20S (2001).
  2. Lauto, A., Mawad, D., Foster, L. J. R. Adhesive biomaterials for tissue reconstruction. J. Chem. Tech. Biotech. 83, 464-472 (2008).
  3. Fung, L. C., Mingin, G. C., Massicotte, M., Felsen, D., Poppas, D. P. Effects of temperature on tissue thermal injury and wound strength after photochemical wound closure. Lasers Surg. Med. 25, 285-290 (1999).
  4. Piribo, Glues & Sealants: Industry Background Report. (2005).
  5. Lauto, A., Hook, J., Doran, M., Camacho, F., Poole-Warren, L. A., Avolio, A., Foster, L. J. R. Chitosan adhesive for laser tissue-welding: in vitro characterisation. Lasers Surg. Med. 36, 193-201 (2005).
  6. Lauto, A., Stoodley, M., Marcel, H., Avolio, A., Sarris, M., McKenzie, G., Sampson, D. D., Foster, L. J. R. In vitro and in vivo tissue repair with laser-activated chitosan adhesive. Lasers Surg. Med. 39, 19-27 (2007).
  7. Lauto, A., Foster, L. J. R., Avolio, A., Sampson, D., Raston, C., Sarris, M., McKenzie, G., Stoodley, M. Sutureless Nerve Repair with Laser-Activated Chitosan Adhesive: A Pilot in vivo Study. J. Photomed. Laser. Surg. 26, (3), 227-234 (2008).
  8. Marçal, H., Badylak, S. F., Sellaro, T. L., Lauto, A., Foster, L. J. R., Mahler, S. The coalescence of decellularized tissue scaffolds, laser-activated chitosan bioadhesive and olfactory ensheathing cells for tissue repair and regeneration of the spinal cord. Lasers Med. Sci. 23, (1), 96 (2008).
  9. Foster, L. J. R., Thomson, K., Marcal, H., Butt, J., Watson, S., Wakefield, D. A chitosan-vancomycin composite biomaterial as a laser activated surgical adhesive with regional antimicrobial activity. Biomacromolecules. 11, (12), 3563-3570 (2010).
  10. Shahbazi, J., Marcal, H., Watson, S., Wakefield, D., Sarris, M., Foster, L. J. R. Sutureless sealing of penetrating corneal wounds using a laser-activated thin film adhesive. Lasers Surg. Med. accepted 15/05/2011 Forthcoming.
  11. Meyers, M. A., Chen, P. -Y., Lin, A. Y. -M., Seki, Y. Biological materials: Structure and mechanical properties. Prog. Mater. Sci. 53, (1), 1-206 (2008).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics