Method Article
Biz etkin bir hemostatik yeteneğine sahip biyobozunur tıbbi tutkal hazırlamak için basit protokol açıklar. ŞERİT tannik asit karıştırılması ile hazırlanan bir suyla karışmayan supramoleküler agrega olan ticari fibrin yapıştırıcı ile karşılaştırıldığında 2.5 kat daha fazla suya dayanıklı yapışma, sonuçta, her yerde bulunan bir bileşik, bitkilerde bulunan ve poli (etilen) glikol.
Bu video, ticari doku yapıştırıcıları daha etkili bir hemostatik yeteneği ve daha suya dayanıklı yapışma gücüne sahiptir biyobozunur cerrahi yapıştırıcı hazırlanması için basit protokol tanımlamaktadır. Tıbbi yapıştırıcılar nedeniyle minimal invaziv özelliğe sahip kullanımı onların kolaylık sütür ve zımba potansiyel alternatif araçları gibi büyük ilgi çekmiştir. biyo-odaklı malzemeler durumunda örneğin, fibrin tutkalları ve siyanoakrilat bazlı malzemeler ticari olarak temin edilebilen, daha çok organik moleküller ya da karmaşık bir protein saflaştırma yöntemleri kimyasal sentezler, bir dizi ihtiyaç dahil olmak üzere doku yapıştırıcı geliştirmek için çeşitli protokoller, olmasına rağmen (yani, fibrin yapıştırıcı). Ayrıca, cerrahi yapıştırıcı geliştirme yıkma muhafaza nedeniyle vücudun ıslak bir ortamda iyi bir performans sağlamada zorluklar hala bir meydan okuma ise yüksek yapışma özellikleri sergileyen. Bir hazırlamak için yeni bir yöntem gösterilmektedirbitkisel kökenli bir ıslak-dirençli bir yapıştırıcı molekülün fiziksel karıştırma sonrasında oluşturulan bir su ile karışmayan supramoleküler agrega ağırlığı bazlı ayırma ile, bant olarak bilinen tıbbi yapıştırıcı, T, bir CID (TA), ve iyi bilinen Annic biyopolimer, poli (etilen) glikol (PEG) içerebilir. Bizim yaklaşımla, BANT su varlığında ticari fibrin yapıştırıcı daha 2.5 kat yüksek yapışma gücü gösterir. Ayrıca, BANT fizyolojik koşullarda biyolojik olarak parçalanabilir ve doku kanamaya karşı güçlü bir hemostatik yapıştırıcı olarak kullanılabilir. Böyle muko-yapışması için polimerler, ilaç deposu, ve diğerleri gibi tıbbi ortamlarda ve ilaç verme uygulamalarında, çeşitli TAPE yaygın kullanımı bekliyoruz.
Geçmiş on yılda, çabaları nedeniyle cerrahi tedaviler sırasında kullanımı ve düşük doku invazivliğinde onların kolaylık biyolojik olarak parçalanabilen / biyo-emilebilir yapıştırıcılar ile yaraları kapatmak için mevcut cerrahi sütür ve zımba yerine yapılmıştır. Ticari olarak temin edilebilen doku yapıştırıcılar, dört tip olarak sınıflandırılırlar: (1) siyanoakrilat türevleri 1, (2) 2,3 trombin polimerlerin fibrinojenin fibrine gelen enzimatik dönüşümü ile oluşan fibrin tutkalları, (3) bu tür kimyasal olarak ya da fiziksel olarak protein-esaslı malzemeler çapraz bağlanmış albümini ve / ya da jelatin 4,5, ve (4) bir sentetik polimer bazlı olanlar 6. birçok klinik uygulamalarda kullanılmaktadır olmasına rağmen, tüm yapıştırıcılar, kendi içsel dezavantajları ve bunların yaygın kullanımına engel olabilir dezavantajları var. Siyanoakrilat bazlı yapıştırıcılar dokulara yüksek yapışma gücünü gösterir, ama onların zehirli yan ürünler gibi bozunma sırasında oluşan siyanoasetat ve formaldehit gibi, sık sık işaret nedeninflamatuar tepkilerin 7 ificant derece. Jelatin bazlı yapıştırıcıların 8 sığır, tavuk, domuz ve balık gibi fibrin yapıştırıcılar ve hayvanlar için insan kanı plazmasından: Fibrin yapıştırıcılar ve albümin veya jelatin bazlı malzemeler gibi hayvansal kaynaklardan virüsler gibi enfeksiyöz bileşenlerin iletimi ile ilgili güvenlik sorunları var. Bir kaç sentetik polimer bazlı yapıştırıcılar Federal İlaç İdaresi (FDA) tarafından onaylanmış olmasına rağmen, sentetik polimerlerin yapılmış en yapıştırıcılar üretim süreci adımlarını en aza indirmek ve biyouyumluluk 9 ulaşmada zorluklar yaşamaya devam. En önemlisi, tüm yapıştırıcılar ıslak mendil 10 zayıf mekanik ve yapışma mukavemeti muzdarip. Son zamanlarda, deniz midye 11-13, kertenkeleleri 14, midye 15 kertenkele ve Endoparazitik solucanlar 16 esinlenerek biomimetic doku yapıştırıcıları nedeniyle ayarlanabilir mekanik ve mevcut tıbbi yapıştırıcı olarak umut verici alternatifler ortaya çıkmaktadırlarbiyouyumluluk ile yapışkan özellikleri. Onlar ticari ürünler 17 haline gelmeden önce Ancak, bu güne kadar hala ele alınması gereken konular vardır.
Burada, bir bitki-türevi yapıştırıcı molekülü, tanik asit (TA), ve bir biyo-inert bir polimer poli (etilen glikol) (PEG) arasındaki moleküller arası hidrojen bağları yoluyla hazırlanır BANT da adlandırılır tutkal tamamen yeni türden bir rapor Adından da anlaşılacağı gibi. TA yayg bitkilerin ikincil metabolizma sırasında bulunan temsili hidrolize olabilen tanen olduğunu. Bu, anti-mutajenik ve anti-kanserojen özellikleri nedeniyle, anti-oksidan çok ilgi çekmektedir ve poli (N -isopropylacrylamide) (PNIPAM) ve poli (N birçok polimer ile supramoleküler etkileşimlerine dahil olduğu gösterilmiştir - vinilpirolidon) (PVPON), katman-katman (Lbl) filmleri 18-20 ve ilaç salan mikrokapsüller 21-23 oluşturulur. Bu çalışmada, biz ta verimli bir şekilde hareket edebilir keşfetmeksuya dayanıklı yapıştırıcı fonksiyonel kısım, TAPE tıbbi yapıştırıcı oluşturmak için. Ta basit karıştırma ile, non-kirlenme polimeri, PEG ile supramoleküler yapışkan hale 2.5 kat ticari fibrin yapıştırıcı ile karşılaştırıldığında artan yapışma gücü ve bu yapışma da suyun varlığında, bağlanma ve ayrılma kadar 20 döngü boyunca devam edildi . Onun hemostatik yeteneği in vivo bir karaciğer kanaması modeli üzerinde test edilmiş ve birkaç saniye içinde kanamayı durdurmak için iyi bir hemostatik yeteneğini gösterdi. TAPE biyo-esinlenmiş yaklaşımlarla mevcut sorunlarının sakıncaları çözme içine yeni anlayış ortaya çıkarabilir ilk bitkisel kaynaklı yapıştırıcı olarak ilgili alandaki önemli bir anlamı vardır. Biz de nedeniyle basit hazırlama yöntemi, ölçeklenebilirlik, ayarlanabilir biyodegradasyon oranı gibi muko-yapıştırıcılar, ilaç salan yamalar, yara bakımı pansuman, ve diğerleri gibi tıp ve eczacılık uygulamalarında çeşitli TAPE yaygın kullanımını bekliyoruz yanı sıra yüksek ıslak dayanıklı Kuvvetli Yapıştırıcıiyon özellikleri.
Tüm hayvan bakımı ve deneyler KAIST (Bilim ve Teknoloji Kore İleri Enstitüsü) tarafından sağlanan etik protokolü IRB (Institutional Review Board) göre yapılır.
1. ŞERİT Oluşumu
TAPE yapışması Mukavemet 2. ölçümü
3. İn Vitro Parçalanma Testi
TAPE 4. Hemostatik yeteneği
NOT: Tüm hayvan deneyleri Sağlık ve Refah Kore Bakanlığı tarafından sağlanan yönergelere ve etik protokole uygun olarak yapılmalıdır.
1 lik hacim oranında (Şekil 1A): BANT TA (1 ug / ml damıtılmış su içinde) ve 2 PEG (1 ug / ml damıtılmış su içinde) içeren iki sulu solüsyonun karışımını santrifüjden sonra yerleşir bir supramoleküler toplamıdır. karışım oranı yüksek yapışma mukavemeti ulaşmada önemli bir faktördür; BANT 2 ile oluşturulur: 1 olduğunda karıştırma oranında, ta 25 adet hidroksil grubu (-OH) ile 20 tane fazla en yüksek moleküller arası hidrojen bağı oluşumu ile sonuçlanan, PEG her eter grubu (-O-) ile etkileşime yapışma özellikleri. -OH Kalan beş birim ta (Şekil 1B) bitişik karbonil grupları (C = O) sahip moleküller arası hidrojen bağları tarafından tüketilebilir görünmektedir. Bileşenlerden bir ya 2 aşan iken: 1 hacim oranına, yapışma mukavemeti özellikle 25 azalmıştır. Hidrojen bağları da dokuları ile kritik moleküler düzeyde etkileşim olacaktır. denetlemearası ve uyum için TA ve PEG arasındaki molekül içi hidrojen bağı ve TA ve yapışma için dokular arasında etkin bir cerrahi yapıştırıcı olarak TAPE inandırıcı bir mekanizma olabilir.
Yapışma kuvvetinin ölçülmesi için, BANT ilk 6 mm çaplı iki domuz kaplamaların her epidermik tarafı arasında uygulandı. Daha sonra, bu Şekil 2A'da tasvir edildiği gibi, her bir domuz derisi dışında bağlanmış çubuklar aracılığı ile germe makinesinde kavranmıştır. İki domuz derileri ayırmak için gerekli olan kuvvet 20 döngü kadar tekrar takılıp çıkarılmasını her biri 5 çevriminden sonra yokluğunda (Şekil 2B) ve su varlığında (Şekil 2C) makine ile ölçülmüştür. kuru halde yapışma gücü ilk ölçümü yaklaşık 200 kPa ve hatta 20 döngü sonra yaklaşık 250 kPa yükselmiştir. her çevrim eklenen suyun varlığında, yapışma yaklaşık 90 kPa, daha sonra da, hangi20 döngüsünden sonra 50 kPa düşmüştür. Islak halde yapışma gücü kuru halde daha düşüktür, ama yine de yaklaşık 70 kPa su 25 yokluğunda bizim özdeş bir ayar ile ölçülen olan ticari yapışkan, fibrin yapıştırıcı ile karşılaştırılabilir.
TAPE bozunabilirlik in vitro gravimetrik analiz (Şekil 3) ile araştırılmıştır. ŞERİT hafif karıştırma ile 37 ° C'de 1x PBS (pH 7.4) daldırıldı, daha sonra her seferinde geri kalan kütlesi 21 güne kadar ölçülmüştür. Kalan bant her resimleri da Şekil 3B'de gösterilmiştir. Bir 1 TA ve PEG karıştırılmasıyla yapılmıştır BANT: 1 oranında 13 gün sonra tamamen bozulmuştur, ve 2, iki bileşenleri tarafından yapılan TAPE% 42: 1 oranında, 21 gün (Şekil 3C) sonra hazmedilmiştir. Daha hızlı bozulma kaynaklanmaktadır çünkü bozulma oranı, yapışma gücü ile ters korelasyon olduğunudüşük moleküller arası bir etkileşim, ve bu durum, daha önce belirtildiği gibi, şerit halinde düşük yapışma mukavemetini oluşturur. beklendiği gibi Yani sonuç olarak; Ta tüm reaktif -OH ve PEG tüm O- arası hidrojen bağlarının en çok kurdu çünkü: 1 oranında 2 ile karışık BANT: 1 oranında bir 1 tarafından daha yavaş bozulmaya gösterdi. 1: 1 oranında, PEG -O- fazla miktarı hızlı bir bozulmaya neden bütünlüğünü zayıflatabilir.
Son olarak, şerit hemostatik yeteneği, in vivo araştırılmıştır. Şekil 4A'da gösterildiği gibi, BANT İlk olarak, hemen 18 G iğne hasar sonra fare karaciğer uygulanmıştır. Tedaviden sonra ilk 30 saniye sırasında kanama miktarının bir filtre kağıdı üzerine kan adsorbe ve negatif (tedavi yok) ve pozitif kontrol (fibrin yapışkan) (Şekiller 4B ve 4C) karşılaştırılması ile elde edilmiştir. Kanama toplam miktarı da calcul olduher 30 sn kanama miktarı toplamak larak. o durdurulana kadar. Şekil 4D gösterildiği gibi, kanama önemli ölçüde TAPE hemostatik yeteneği ile bastırıldı yerine ticari bir ürün, fibrin yapıştırıcı (toplam kanama miktarı işlenmemiş davanın% 60,7 olduğundan daha (toplam kanama miktarı işlenmemiş durumda sadece% 15.4 idi) ).
Şekil 1: TAPE oluşumu (A) BANT yapma seri adımlar. (Ölçek çubuğu: 0.5 cm). (B) intra ve inter-moleküler hidrojen bağları aracılığıyla ŞERİT oluşumunun bir kimyasal reaksiyon. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 2:. Ölçüm ayarından Domuz Cilt üzerinde TAPE Yapışma Mukavemeti (A) şeması. (B - C), su mevcudiyetinde ve yokluğunda (C) 'de domuz derisi (B) üzerinde tekrar bağlanma ve ayrılma sırasında yapışma gücü değişir. Hata çubukları 3 tekrarlı ölçümlerin standart sapma (SD) ± ortalamasını temsil etmektedir (* p <0.05, ** p <0.01, *** p <0.001 ve **** p <0.0001, tek yönlü ANOVA testi ile). (Ref 25 izni ile yeniden yazdırın.) Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 3: Fizyolojik Koşullarında TAPE Parçalanma Oranı (A) ölçümü ayarı bir fotoğraf.. (B) Temsilcisi photHer bozulma testinde TAPE kalan os. (C) 37 ° C 'de bir süre 1x PBS tamponu içinde inkübe (pH 7.4) bir süre sonra, kalan% kütle değişiklikleri 21 güne kadar izlendi (: PEG = 2: 1 ve 1: ta 1) (n = 5 hata çubukları ± SD). Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 4:. In Vivo TAPE Hemostatik yeteneği (A) 18 G iğne ile hasarlı bir karaciğer yüzeyinde TAPE uygulanmasını gösteren bir fotoğraf. (B) Temsilcisi fotoğraflar ilk 30 sn kanama miktarını gösteren. TAPE tedavisi, hem de negatif (Resim hemostatik madde) ve pozitif kontrol (fibrin yapışkan) sonra. Blee her kantitatif miktardaDing (C) 'de gösterilmiştir. (D) o durdurulana kadar her 30 saniyede toplanan kanama toplam tutarı. Hata çubukları 5 tekrarlanan ölçümler (SD) (± standart sapma ortalamasını temsil etmektedir * p <0.05, ** p <0.01, *** p <0.001 ve **** p <0.0001, tek yönlü veya iki yönlü ile ANOVA testi). (Ref 25 izni ile yeniden yazdırın.) Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Bir bitkiden türetilmiş polifenolik bileşik, TA suya dayanıklı moleküler etkileşim esinlenerek hemostatik yapıştırıcı adlı TAPE tamamen yeni bir sınıf gelişti. TA belirgin nedeniyle, anti-oksidan, anti-bakteriyel, anti-mutajenik ve anti-kanserojen özellikleri dikkat çekti temsili hidrolize olabilen tanen olduğunu.
herhangi bir başka kimyasal sentetik prosedürler olmadan santrifüj ardından iki sulu çözeltilerin sadece bir adım karıştırma gibi TAPE yapma süreci, son derece basit, ölçeklenebilir ve çevre dostudur.
iki bileşenli karıştırma protokolü gibi fibrin yapıştırıcı gibi geleneksel ürünler, kullanılan doku yapıştırıcıları oluşturmak için en tipik ve en basit yöntemdir. Sağ doku 3 uygulamadan önce fibrinojen ve trombin karıştırılmasıyla oluşturulur. Bununla birlikte, çok-aşamalı kimyasal sentez durumda o bir yapıştırıcı bileşenlerini hazırlamak için gerekli olanf siyanoakrilat yapıştırıcı ve sentetik polimer bazlı yapıştırıcılar. Buna ek olarak, yüksek derecede toksik kimyasallar, bazen kimyasal glutaraldehit ve tutkal içeren formalin resorsinol ile tedavi protein bazlı malzemeler polimer öncülerinin oluşan başka bir bileşen, çapraz bağlamak için tek bir bileşen olarak dahil edilmektedir.
Aort dokular için FDA tarafından onaylanmıştır rağmen glutaraldehit ile tedavi malzemeler, tavşan kullanarak hayvan çalışmalarında akciğer ve karaciğer dokularında in vivo inflamatuvar yanıt yüksek gösterdi. Ayrıca formalin ve rezorsinol içeren malzemeler tutkal çevre dokulara 26 ile reaksiyona formalin kaynaklanan toksisite kaygıları muzdarip.
Santrifüj adım vücutta yerinde -forming, enjektabl yapıştırıcı bir şekilde gelişen TAPE tek dezavantajı, ancak bandın bereketli avantajları açık, yaygın olarak kullanılmasını söz veriyorum. BANT oluşumu kritik bir adım olduğunu iki bileşenden karıştırma olabilir olduğunuÇünkü yüksek viskozite biraz yanıltıcı olabilir, ama genel olarak, herkes sürekli olarak herhangi bir partiden partiye değişiklik olmadan bir laboratuarda TAPE büyük miktarlarda yapabilirsiniz.
TAPE yapışma mukavemeti yaygın olarak kullanılan ticari yapıştırıcı, fibrin yapıştırıcı daha 2.5 kat daha yüksek olduğunu ve kitle kanama başarıyla in vivo bizim fare karaciğer kanama modelinde yara sitesinde TAPE kan dayanıklı eki tarafından bastırıldı. degradasyon oranı ve bant mekanik özellikleri çatallı / çok kollu PEG gibi bir amin, karboksilat ve epoksit olarak sahip olan son işlevsel gruplar kullanılarak daha ayarlanabilir olabilir. verilerimize maksimum yapışma gücü PEG, bir tür oranı optimize edilmiştir (4-kol, 10 kDa ve 2-kol, 6.4 kDa) ta, ancak aynı zamanda son fonksiyonel grupları ile etkilenebilir gereken kolların PEG molekül ağırlığı.
O BANT de bir uyuşturucu deposu ve adhesiv olarak yaygın kullanımı olabilir bekliyoruzsadece bir hemostatik madde olarak bağlı sığır serum albümini 27 DNA 28, poli (N -isopropylacrylamide) da dahil olmak üzere makromoleküllerin çeşitli için ta bilinen afinite ile kimyasal kapsülleyen yeteneğine yara iyileşme amaçlar için E yaması ( PNIPAM) 29 ve metal iyonları 30.
The authors have nothing to disclose.
This study was supported by National Research Foundation of South Korea: Mid-career scientist grant (2014002855), and Ministry of Industry, Trade, and Natural Resources: World Premier Material Development Program. This work is also supported by in part by Center for Nature-inspired Technology (CNiT) in KAIST Institute for NanoCentury (KINC).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Tannic acid | Sigma-aldrich | 403040 | |
Poly(ethylene oxide), 4-arm, hydroxy terminated | Aldrich | 565709 | Averge Mn ~ 10,000 |
Poly(ethylene glycol) | Aldrich | 373001 | Average Mn 4,600 |
Biopsy punch | Miltex | 33-36 | Diameter = 6 mm |
Aron Alpha | Toagosei Co., Ltd. | Instant glue | |
Universal testing machine (UTM) | Instron | 5583 | |
Microcentrifuge tubes | SPL life science | 60015 | 1.5 ml |
Petri dish | SPL life science | 10090 | 90 x 15 mm |
Sodium phosphate monobasic | Sigma | S5011 | 1x PBS ingredient |
Sodium phosphate dibasic | Sigma | S5136 | 1x PBS ingredient |
Sodium chloride | Duchefa biochemie | S0520.5000 | 1x PBS ingredient |
Incubating shaker | Lab companion | SIF6000R | |
ICR mice | Orient bio | Normal ICR mouse | 6 weeks, 30 - 35 g, male |
Tiletamine-zolazepam (Zoletil 50) | Virbac | ||
Zylazine (Rompun) | Bayer | ||
PrecisionGlideTM needle (18 G) | BD | 302032 | 18 G |
Filter paper | Whatman | 1001 125 | Diameter = 125 mm |
Parafilm | Bemis Flexible Pakaging | PM996 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır