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

Резюме

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.

Аннотация

Sutures are a 4,000 year old technology that remain the 'gold-standard' for wound closure by virtue of their repair strength (~100 KPa). However, sutures can act as a nidus for infection and in many procedures are unable to effect wound repair or interfere with functional tissue regeneration.¹ Surgical glues and adhesives, such as those based on fibrin and cyanoacrylates, have been developed as alternatives to sutures for the repair of such wounds. However, current commercial adhesives also have significant disadvantages, ranging from viral and prion transfer and a lack of repair strength as with the fibrin glues, to tissue toxicity and a lack of biocompatibility for the cyanoacrylate based adhesives. Furthermore, currently available surgical adhesives tend to be gel-based and can have extended curing times which limit their application.² Similarly, the use of UV lasers to facilitate cross-linking mechanisms in protein-based or albumin 'solders' can lead to DNA damage while laser tissue welding (LTW) predisposes thermal damage to tissues.³ Despite their disadvantages, adhesives and LTW have captured approximately 30% of the wound closure market reported to be in excess of US $5 billion per annum, a significant testament to the need for sutureless technology.⁴

In the pursuit of sutureless technology we have utilized chitosan as a biomaterial for the development of a flexible, thin film, laser-activated surgical adhesive termed 'SurgiLux'. This novel bioadhesive uses a unique combination of biomaterials and photonics that are FDA approved and successfully used in a variety of biomedical applications and products. SurgiLux overcomes all the disadvantages associated with sutures and current surgical adhesives (see Table 1).

In this presentation we report the relatively simple protocol for the fabrication of SurgiLux and demonstrate its laser activation and tissue weld strength. SurgiLux films adhere to collagenous tissue without chemical modification such as cross-linking and through irradiation using a comparatively low-powered (120 mW) infrared laser instead of UV light. Chitosan films have a natural but weak adhesive attraction to collagen (~3 KPa), laser activation of the chitosan based SurgiLux films emphasizes the strength of this adhesion through polymer chain interactions as a consequence of transient thermal expansion.⁵ Without this 'activation' process, SurgiLux films are readily removed.^6-9 SurgiLux has been tested both in vitro and in vivo on a variety of tissues including nerve, intestine, dura mater and cornea. In all cases it demonstrated good biocompatibility and negligible thermal damage as a consequence of irradiation.^6-10

протокол

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.

Результаты

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.

Обсуждение

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, фильт...

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
Название реагента / оборудования	Компания	Номер в каталоге	Комментарии (по желанию)
Хитозан	Sigma-Aldrich	448877
Индоцианин зеленый	Sigma-Aldrich	I2633	Также известен как Cardiogreen
Уксусная кислота	Sigma-Aldrich	320099
Инфракрасный лазерный диод с волокном доставки. (808 нм, 120 мВт, ширина основного 200 мкм)	CNI Лазеры	Fc-808	Переменная системе до 5 Вт
Лазерные защитные очки	CNI Лазеры	LS-G
Предел аппарата тестирования	Instron Pty Ltd	5542	50 N тензодатчика