Bir Kitosan Bazlı, Lazer Aktif İnce Film Cerrahi Yapıştırıcı, 'SurgiLux': Hazırlık ve Gösteri

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!





We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.

If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.

 

Summary

Bir roman imalat, FDA onaylı malzemelerle esnek ince film cerrahi yapıştırıcı, chitosan ve indosiyanin yeşili açıklanmıştır. Bir düşük enerjili bir kızıl ötesi lazer ile basit bir aktivasyon işlemi yoluyla kollajen doku için bu yapışkan yapıştırılması gösterilmiştir.

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

Dikişler bunların onarım gücü (~ 100 kPa) gereği yaranın kapanması için 'altın standart' kalacak olan 4.000 yıllık eski bir teknolojidir. Ancak, dikişler enfeksiyon için bir nidus olarak hareket edebilir ve birçok prosedürleri yara onarımı etkileyecek veya fonksiyonel doku rejenerasyonu müdahale edemiyoruz. Gibi fibrin ve siyanoakrilatların dayalı olanlar gibi 1. Cerrahi tutkallar, sütürlerinin alternatif olarak geliştirilmiştir Böyle yaraların tamir. Ancak, mevcut ticari yapıştırıcıları da doku toksisitesi ve siyanoakrilat bazlı yapıştırıcılar için biyouyumluluk eksikliği fibrin yapıştırıcılarla gibi viral ve prion aktarma ve onarım gücü eksikliği kadar önemli dezavantajları var. Ayrıca, mevcut cerrahi yapıştırıcı jel bazlı olma eğilimindedir ve onların uygulanmasını kısıtlayan kür kez uzatıldı sahip olabilirsiniz. 2 Benzer şekilde, UV lazerlerin kullanımı protein bazlı veya albumin 'sol çapraz-bağlama mekanizmaları kolaylaştırmak içinlazer doku kaynağı (LTW) kendi dezavantajları, yapıştırıcılar ve LTW rağmen dokulara termal hasar. 3 yatkın hale getirir ders 'DNA hasarına yol açabilir yakalanan yaranın kapanması pazarının yaklaşık% 30, yılda 5 milyar dolar fazla olduğu bildirilmiştir sütürsüz teknoloji ihtiyacını önemli bir kanıtıdır. 4

Sütürsüz teknoloji peşinde bir esnek, ince film, 'SurgiLux' denilen lazer aktive cerrahi yapıştırıcı gelişimi için bir biyomateryal olarak kitosan faydalanmış. Bu roman bio-yapışkan FDA biyomedikal uygulamaları ve ürünleri çeşitli onaylanmış ve başarıyla kullanılan biyomalzemelerin ve fotonik eşsiz bir kombinasyonunu kullanır. SurgiLux sütürler ve güncel cerrahi yapıştırıcı (bkz. Tablo 1) ile ilgili tüm sakıncaları ortadan kaldırmaktadır.

Bu sunumda SurgiLux üretim için nispeten basit bir protokol rapor ve göstermekonun lazer aktivasyonu ve doku kaynak mukavemeti. SurgiLux filmleri gibi çapraz bağlama ve ışınlama yoluyla nispeten düşük enerjili (120 mW) kızılötesi lazer yerine UV ışığı kullanarak olarak kimyasal modifikasyon yapmadan kollajen doku yapışır. Kitosan filmler kollajen (~ 3 kPa) için doğal ama zayıf yapışkanlı cazibe var, kitosan bazlı SurgiLux filmlerin lazer aktivasyonu geçici termal genleşme sonucunda polimer zinciri etkileşimler aracılığıyla bu yapışma gücünü vurguluyor. 5 Bu 'aktivasyon' süreci olmadan , SurgiLux film kolayca uzaklaştırılır. 6-9 SurgiLux sinir, bağırsak, Dura mater, kornea dokular dahil olmak üzere, çeşitli in vitro ve in vivo olarak test edilmiştir. Her durumda, ışınlama sonucunda iyi biyouyumluluk ve önemsiz termal hasar göstermiştir. 6-10

Protocol

1. SurgiLux Çözüm hazırlanması

  1. Temiz bir cam kabı deiyonize su kullanılarak asetik asit 2% (v / v) çözeltisi hazırlayın; kirlenmesini önlemek için bir laminer akış kaputu kullanın.
  2. Kromofor% 0.02 (w / v) tartılır, steril bir Eppendorf tüpü içinde, ICG, yeşil indosiyanin; tüp herhangi bir ışık geçişini önlemek için gümüş folyo ile sarılmış olduğundan emin olun.
  3. Temiz, pipet kullanarak, boya çözülür ve yavaşça sallamak folyo ile sarılmış tutmak için boru için seyreltik asetik asit çözeltisi, yaklaşık 1 ml aktarın.
  4. Beher içine çözündürülmüş ICG aktarılır ve bir steril manyetik karıştırıcı eklenmeden önce toz kitosanın% 2 (w / v) ilave edilir.
  5. Parafilm ile beher örtün sonra bir laminer akış kaputu içinde oda sıcaklığında 72 saat boyunca yaklaşık 125 rpm'de içeriği karıştırmadan önce, gümüş folyo sarın.
  6. 4 'de 15 dakika için 15,000 x g'da santrifüj tüpleri ve temiz bir santrifüj içine aktarın içeriği ° C herhangi particula kaldırmak içinte konu.
  7. Dikkatlice temiz bir cam behere yeşil SurgiLux çözümü aktarmak, çözüm viskozitesini arttırmak için 12 saat süreyle buzdolabında saklamadan önce, gümüş folyo sarın ardından Parafilm kullanarak kapsamaktadır.

2. SurgiLux Filmleri Döküm

  1. Steril bir şırınga kullanarak, 95 mm çapında bir temiz, Petri kabı içine soğuk SurgiLux çözümü 8 ml dağıtmak, ve yavaşça çözümü tam kapsama sağlamak için plaka eğin. Döküm alanı için çözelti hacminin oranının değiştirilmesiyle film kalınlığının kontrol edilmesine izin verilmektedir, Şekil 1, bkz.
  2. Steril bir iğne ucu kullanılarak çözüm gözle görülür kabarcıklarını çıkarın. Herhangi bir kalıntı mikron büyüklüğünde kabarcıklarını çıkarmak için bir buzdolabı gümüş folyo ve yerde çanak örtün.
  3. 20 dk sonra dikkatli bir laminer akış kaputu, buzdolabından yer Petri kabı çıkarın gümüş folyo ile kapatın ve 3 hafta boyunca buharlaşmasına çözümü bırakın.
  4. Co sonrauzaklıkta çanak yüzeyinden filmi 'soymak' nazikçe mplete buharlaşma, skoru Petri kabındaki açık yeşil SurgiLux filmin dış kenarları ve.
  5. SurgiLux film, esnek ve kolayca yırtılma veya kırılma olmadan manipüle olmalıdır.
  6. Kullanıma hazır olana kadar kuru koşullarda gümüş folyo sarılı Petri kabındaki dairesel SurgiLux filmler saklayın.

3. SurgiLux Yapışkanlı Filmler Lazer Etkinleştirme

  1. Lazer etkinleştirme işlemi göstermek için biz 15 mm genişlik ve 20 mm uzunluğunda bir ölçüye göre kesilmiş biftek gibi büyükbaş doku parçası kullanır. 10 mm ile 15 arasında 2 adet üretmek için bir Number 10 cerrahi bıçak kullanarak düz bir çizgi doku teşrih.
  2. Yaklaşık onların kenarlarına dokunarak değil örtüşen ve bir pamuklu bir bez veya gazlı bez kullanarak, böylece doku iki parça, yavaşça herhangi bir aşırı sıvı emer.
  3. Sonraki, SurgiLux filmi 7 x 9 mm bir parça kesti ve dikkatle ikiye p genelinde filmi uzunlamasına yerleştirindoku IECE, sonra kuru bir pamuklu çubukla hafifçe bastırın.
  4. SurgiLux filmleri 120 mW ayarında bir kızıl-ötesi diode laser kullanılarak aktive edilir. Bu bir sınıf IIIB lazer gibi uygun güvenlik önlemleri tüm personel için uygun koruyucu gözlük kullanılması da dahil, alınmalıdır.
  5. Köşesinde başlayarak, 120 mW ayarlanmış bir kızıl-ötesi lazer ve 1 mm çapında bir ışın spot büyüklüğü ile SurgiLux ışın. Saniyede yaklaşık olarak 1 mm bir oranda yeşil film üzerinde ışın spot geçirir. Işınlama işlemi iki kez daha tekrarlayın.

4. Onarım Gücü

  1. Dikkatli bir şekilde çekme testi enstrüman kelepçeleri doku uçlarını sabitleyin. Biz bir 50 Newton yük hücresi ile Instron Mini55 sistemi kullanıyorsanız. Kopma maksimum yük, çekme mukavemeti ve uzatma Bluehill bilgisayar yazılımı (ABD) kullanılarak hesaplandı. En az 10 örnekleri için araçlar (n = 10) tespit edilmiştir.
  2. 'Bolluk' yukarı çıkındoku iki adet tamamen ayrı SurgiLux şerit tarafından bir arada tutulan kadar ve daha sonra, saniye başına 1 mm oranında doku parçaları ayırın.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Santrifüj 4-6 depolamadan sonra kıvamını artırır, şeffaf yeşil çözüm ° C'ye açar 3 hafta bekletildikten sonra, yeşil çözelti, video gösterildiği gibi, yaklaşık olarak 20 mikron kalınlığında bir yeşil SurgiLux şeffaf bir film haline dönüştürülür ve bu nedenle, kolaylıkla esnektir.

Dokuya lazer SurgiLux filmi bağları ile ışınlama üzerine. Bu doku, lazer ışını film (Şekil 2) üzerinden geçerken kasılma görünen filmin kenarları görülebilir. Doku ve film No kömürleşme ya da ablasyon dikkat edilmelidir. Dokuya SurgiLux arasında yapışma direnci doku ikiye parçalar kaldırmak için yeterli olmalıdır, ve gerilme mukavemeti ölçüldüğünde, burada rapor edilen deney için yaklaşık 15 kPa olmalıdır.

Tablo 1
Tablo 1. </ Strong> önerilen SurgiLux sistemi ve ticari fibrin ve siyanoakrilat cerrahi yapıştırıcılar için özelliklerinin karşılaştırılması.

Şekil 1
Şekil 1 SurgiLux ince film yapıştırıcı imalat ve etkinleştirme işlemi diyagramsal illüstrasyon,.. Protokol metnine karşılık gelen büyük bir rakam görmek için buraya tıklayın .

Şekil 2,
Şekil 2 doku insizyonu (T A, T B içine büyükbaş bağırsak dokusu ve 'sözleşme' uyulması lazer aktivasyonu sonrası ince SurgiLux filmi gösteren fotoğraf (x20):. Ayrı parçalar of doku, I: insizyon, S: SurgiLux film).

Şekil 3
Şekil 3 Çeşitli yapıştırıcılar için doku aderansları gösteren Grafik:. Kitosan ve SurgiLux filmler Tisseel (fibrin) ve doku üzerine uygulanan Histoakril jeller (cyanoacrylate), doku üzerine uygulanır.

Şekil 4,
Şekil 4, SurgiLux film bağlı hücre gösteren Elektron Mikrografikleridir (SEM) Tarama;. Insan hücre soylarının (a) 'koku ensheathing hücreleri [x1.5k], (b) stromal fibroblastlann [x500], ve (c) iskelet kası kaynaklı uydu kök hücreleri [x1.7k]. büyük bir rakam görmek için buraya tıklayın .


Şekil 5,. Artan SurgiLux çözelti döküm hacim (ml) ve bir sabit döküm alanına sahip film kalınlığında değişiklik gösteren grafik (7.09 x 10 3 mm 2).

Şekil 6
Şekil 6. Yüzey (S) çıkıntılı 'memeler' (SN) varlığını gösteren filmin Elektron mikroskobu (SEM).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Kitosan moleküler ağırlıkları çeşitli ve farklı derecelerde deactylation (DDA) ile elde edilebilir. Çitosan saflık değişimler SurgiLux çözelti içinde parçacıkların varlığının neden olacaktır; santrifüjleme bu ortadan kaldırmak için ve bir şeffaf yeşil çözelti ile sonuçlanmalıdır kullanılır. Bununla birlikte, filtrasyon, aynı zamanda ilave bir üretim ya da alternatif adım olarak kullanılabilir. Gibi bu tür kitosan DDA ve moleküler ağırlık gibi herhangi bir malzeme işleme, varyasyon, doku yapışma gücü dahil edilen SurgiLux filmlerin fizikokimyasal, biyolojik ve malzeme özellikleri, bazı etkileri vardır.

SurgiLux için üretim süreci ciddi varyasyon sağlar. Örneğin, döküm yüzeyi ile çözelti hacmi oranına değişiklikler (ml mm 2) film kalınlığını ayarlamak için kullanılabilir Şekil 5, hacim olarak nihai SurgiLux filmlerin kalınlıkları bir doğrusal bir artış göstermektedir.bir Petri kabı içine döküldü ve çözelti çıkarıldı. Benzer şekilde, döküm yüzeyi üzerinde değişiklikler filmin yüzey morfolojisi değiştirmek için de kullanılabilir. Şekil 6 SurgiLux filmin yüzeyi üzerinde mikron büyüklüğünde "meme" varlığını gösterir. Bu tür çiftleşmiş teknikler, doku yapışma iyileştirmek mikrobiyal hücre bağlanma önlemek ve doku entegrasyon teşvik etmek için çeşitli yüzeyler üretmek için kullanılabilir. Ayrıca 11, farklı biyolojik olarak aktif ajanların bölgesel ilaç dağıtımı için bir yapışkan film üretmek için üretim süreci içine dahil edilebilir. 10

Tablo 1 konvansiyonel fibrin ve siyanoakrilat yapıştırıcı ile karşılaştırıldığında bu SurgiLux ince film yapıştırıcı sistemin avantajları özetler. Doku tamiri gücü dikişler daha az olmasına rağmen, bu SurgiLux geleneksel yara kapatma tekniği, hem de geçerli tercih edilen yapıştırıcı ticari cerrahi sayısız dezavantajları önler.

Üretim sürecinin yönlülük doku mühendisliği ve rejeneratif tıp uygulamaları için daha da gelişmesi teşvik ederken maddi esnekliği ile birlikte bağ çeşitli kollajen dokular SurgiLux yeteneği, laparoskopi yılında potansiyel göstermektedir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Çıkar çatışması ilan etti.

Acknowledgements

Yazarlar LJR Foster Ulusal Sağlık ve Avustralya Tıbbi Araştırma Konseyi (NHMRC # 1000674) bir hibe kabul.

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