Адгезивные частицы криогеля для закрытия ограниченных и неровных дефектов тканей.

May 15, 2023

Военно-медицинские исследования, том 10, номер статьи: 15 (2023) Цитировать эту статью

1287 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Реконструкция поврежденных тканей требует как поверхностного гемостаза, так и соединения тканей. Ткани, поврежденные в результате физической травмы или хирургического лечения, могут иметь произвольную топографию поверхности, что затрудняет соединение тканей.

В данном исследовании предложен тканевый клей в виде клейких частиц криогеля (ACP), изготовленных из хитозана, акриловой кислоты, 1-этил-3-(3-диметиламинопропил)карбодиимида (EDC) и N-гидроксисукцинимида (NHS). Характеристики адгезии исследовали с помощью теста на отслаивание под углом 180 градусов на совокупности тканей, включая сердце свиньи, кишечник, печень, мышцы и желудок. Цитотоксичность ACP оценивали по пролиферации нормальных клеток печени человека (LO2) и эпителиальных клеток кишечника человека (Caco-2). Степень воспаления и биоразлагаемость исследовали на дорсальных подкожных моделях крыс. Способность АКП перекрывать нерегулярные дефекты тканей оценивали на свином сердце, печени и почках в качестве моделей ex vivo. Кроме того, для проверки эффективности, биосовместимости и применимости в клинической хирургии была создана модель заживления разрыва печени у крыс и кишечного анастомоза у кроликов.

АКП применимы к ограниченным и нерегулярным тканевым дефектам, таким как глубокие бороздки «елочкой» в паренхимных органах и кольцевые участки в кавернозных органах. АЦП образовывали жесткую адгезию между тканями [(670,9 ± 50,1) Дж/м2 для сердца, (607,6 ± 30,0) Дж/м2 для кишечника, (473,7 ± 37,0) Дж/м2 для печени, (186,1 ± 13,3) Дж/ м2 для мышц и (579,3 ± 32,3) Дж/м2 для желудка]. ACP показали значительную цитосовместимость в исследованиях in vitro с высоким уровнем жизнеспособности клеток в течение 3 дней [(98,8 ± 1,2) % для LO2 и (98,3 ± 1,6) % для Caco-2]. Он имеет сравнимое восстановление воспаления при разрыве печени крысы (P = 0,58 по сравнению с закрытием шва), то же самое с кишечным анастомозом у кроликов (P = 0,40 по сравнению с шовным анастомозом). Кроме того, кишечный анастомоз на основе ACP (менее 30 с) был значительно быстрее, чем традиционный процесс наложения швов (более 10 мин). Когда ACP разрушаются после операции, ткани заживают через поверхность спайки.

ACP перспективны в качестве клея для клинических операций и спасательных операций на поле боя, поскольку способны быстро устранять нерегулярные дефекты тканей.

В терапевтической практике хирурги обычно выполняют традиционное наложение швов для восстановления поврежденных тканей, которые автоматически разрушаются на фрагменты с ограниченными и неравномерными дефектами. Например, насильственная травма может привести к переломам конечностей и органов, в результате чего образуются раны с глубокими и узкими бороздками [1,2,3,4]. Кровеносные сосуды и кишечные тракты могут быть разорваны во время операции, что приведет к образованию неправильных кольцевых поперечных сечений [5,6,7,8]. Реконструкция тканей требует поверхностного гемостаза и соединения отдельных тканей. Однако соединение ограниченных тканей с неровными поверхностями является сложной задачей. Наложение швов было наиболее распространенным методом соединения тканей, но эта процедура может быть чрезвычайно трудоемкой для тканей неправильной формы [9] и имеет высокий уровень утечек на границах раздела или через точечные отверстия [10, 11].

Адгезивы являются многообещающим способом соединения тканей [12]. Использовались несколько тканевых клеев, в том числе цианакрилат, фибрин, полиэтиленгликолевые клеи, наночастицы, биотехнологические клеи и гидрогели. Однако было отмечено несколько недостатков, таких как отсутствие биосовместимости (например, цианоакрилата [13,14,15]) и слабая адгезия к тканям (например, фибрина [16,17,18), полиэтиленгликоля [19, 20], наночастиц. [21] и биотехнологические клеи [22]). Напротив, адгезивные гидрогели обладают превосходной биосовместимостью и демонстрируют прочную адгезию к тканям, контролируемое высвобождение лекарств и возможности лечения ран [23,24,25,26]. Однако готовые гидрогели имеют ограниченное применение для ограниченных и нерегулярных дефектов тканей [27, 28]. Несмотря на то, что гидрогелевые ленты способны прикрепляться к поверхности тканей сверхпрочными и надежными адгезиями [29], внутреннюю капиллярную утечку предотвратить невозможно, поскольку ленты накладываются за пределы дефектов. В случае применения предшественников гидрогелей непосредственно к произвольным дефектам тканей полученные гидрогели всегда оказываются слабыми, и процесс гелеобразования может потребовать внешних стимулов (например, воздействия ультрафиолета [30], нагревания [31, 32] и изменения pH [27]). ), которые неприменимы на границе раздела тканей. Хотя тканевые клеи на основе паст и сухих частиц обладают преимуществами при нанесении на ограниченные и неравномерные дефекты тканей [33,34,35,36,37,38], неразлагаемые агенты вместе с этими гидрогелями будут удерживаться в тканях как препятствия для обмена веществ. и заживление тканей через интерфейсы. Недавний отчет показал, что коацерват способен помещаться в неровные целевые участки [39], но для превращения в гидрогель потребовалось много времени (около 10 минут), а отсутствие биоразлагаемости ограничивает его применение между поверхностью ткани. В целом, идеальный тканевый клей должен отвечать трем требованиям: 1) клеи должны быть способны прилипать к границам раздела ограниченных и нерегулярных дефектов тканей [6, 7]; 2) межфазная адгезия должна формироваться быстро и быть достаточно прочной, чтобы выдерживать приложенные механические нагрузки [40]; 3) резервированные клеи должны быть биосовместимыми и биоразлагаемыми, чтобы не препятствовать материалообмену и заживлению тканей [12].