Una nuova tecnica di sutura Tenorrhaphy con innesto di collagene ingegnerizzato per riparare grandi difetti tendinei

Summary

In questo articolo, presentiamo un protocollo in vitro e in situ per riparare uno spazio tendineo fino a 1,5 cm riempiendolo con innesto di collagene ingegnerizzato. Questo è stato eseguito sviluppando una tecnica di sutura modificata per prendere il carico meccanico fino a quando l’innesto matura nel tessuto ospite.

Abstract

La gestione chirurgica di grandi difetti tendinei con innesti tendinei è impegnativa, in quanto vi è un numero finito di siti in cui i donatori possono essere prontamente identificati e utilizzati. Attualmente, questa lacuna è colmata con innesti tendinei auto-, allo-, xeno-, o artificiali, ma i metodi clinici per proteggerli non sono necessariamente traducibili agli animali a causa della scala. Al fine di valutare nuovi biomateriali o studiare un innesto tendineo costituito da collagene di tipo 1, abbiamo sviluppato una tecnica di sutura modificata per aiutare a mantenere il tendine ingegnerizzato in allineamento con le estremità del tendine. Le proprietà meccaniche di questi innesti sono inferiori al tendine nativo. Per incorporare il tendine ingegnerizzato in modelli clinicamente rilevanti di riparazione caricata, è stata adottata una strategia per scaricare l’innesto tendineo ingegnerizzato e consentire la maturazione e l’integrazione del tendine ingegnerizzato in vivo fino a quando non si è formato un neo-tendine meccanicamente sano. Descriviamo questa tecnica utilizzando l’incorporazione del costrutto tendineo ingegnerizzato del tessuto di collagene di tipo 1.

Introduction

La rottura del tendine può verificarsi a causa di fattori estrinseci come lacerazioni traumatiche o carico eccessivo del tendine. A causa delle forze di trazione esterne poste su una riparazione del tendine, si forma inevitabilmente un divario con la maggior parte delle tecniche di riparazione dei tendini. Attualmente, i difetti /lacune tendinee sono riempiti con innesti auto-, allo-, xeno- o artificiali, ma la loro disponibilità è limitata e il sito donatore è una fonte di morbilità.

L’approccio di ingegneria tissutale per fabbricare l’innesto di tendine da un polimero naturale come il collagene ha il vantaggio distintivo di essere biocompatibile e può fornire componenti vitali della matrice extracellulare (ECM) che facilitano l’integrazione cellulare. Tuttavia, a causa della mancanza di allineamento fibrillare, le proprietà meccaniche del tendine ingegnerizzato (ET) sono inferiori al tendine nativo. Per aumentare le proprietà meccaniche del collagene più debole, sono stati utilizzati molti metodi, come la reticolazione fisica sotto vuoto, le radiazioni UV e i trattamenti deidrotermici¹. Inoltre, attraverso il cross-linking chimico con riboflavina, metodi enzimatici e non enzimatici hanno aumentato la densità del collagene e il modulo di Young del collagene in vitro^2,3. Tuttavia, aggiungendo agenti reticolanti, la biocompatibilità del collagene è compromessa, poiché gli studi hanno dimostrato un’alterazione del 33% delle proprietà meccaniche e una perdita del 40% della vitalità cellulare^3,4,5. L’accumulo graduale di allineamento e resistenza meccanica può essere ottenuto attraverso il carico ciclico⁶; tuttavia, questo può essere acquisito in modo efficiente in vivo⁷.

Affinché ET si integri in vivo e acquisisca forza senza la necessità di alterazioni chimiche, un approccio sarebbe quello di utilizzare una tecnica di sutura stabilizzante per mantenere il costrutto più debole in posizione. La maggior parte delle riparazioni dei tendini si basa sul design della sutura per tenere insieme le estremità dei tendini; quindi la modifica di queste tecniche esistenti potrebbe fornire una soluzione logica^8,9.

Fino al 1980, le riparazioni a 2 fili erano ampiamente utilizzate, ma la letteratura chirurgica recente descrive l’uso di 4 fili, 6 fili o anche 8 fili in riparazione^10,11. Nel 1985, Savage descrisse tecniche di sutura a 6 filamenti con 6 punti di ancoraggio, ed era significativamente più forte della tecnica di sutura Bunnell che utilizza 4 fili ¹². Inoltre, le riparazioni a 8 fili sono il 43% più forti di altri fili nei modelli a cadavere e in situ, ma queste riparazioni non sono ampiamente praticate in quanto diventa tecnicamente difficile riprodurre accuratamente le riparazioni^13,14,15,16. Pertanto, un numero maggiore di fili di sutura del nucleo si riferisce a un aumento proporzionale delle proprietà biomeccaniche del tendine riparato. Tuttavia, c’è una perdita di vitalità cellulare intorno ai punti di sutura e il trauma da sutura eccessiva può essere a scapito del tendine, che può compromettere la guarigione del tendine¹⁷. Le tecniche di sutura dovrebbero fornire una forte riparazione geometrica equilibrata e relativamente anelastica per ridurre al minimo il gap del tendine dopo la riparazione. Inoltre, la posizione della sutura e dei suoi nodi devono essere posizionati strategicamente in modo che non interferiscano con lo scivolamento, l’afflusso di sangue e la guarigione fino a quando non è stata ottenuta una forza adeguata^10,18.

Per stabilire la fattibilità di fissare l’innesto ET più debole o altro materiale di innesto tra il tendine rotto, abbiamo sviluppato una nuova tecnica di sutura in grado di scaricare l’innesto in modo che possa maturare e integrarsi gradualmente nel tessuto ospite in vivo.

Protocol

NOTA: La progettazione dell’esperimento e l’approvazione etica sono state ottenute dall’UCL Institutional Review Board (IRB). Tutti gli esperimenti sono stati condotti secondo il regolamento del Ministero degli Interni e le linee guida degli animali (procedura scientifica) Act 1986 con la legislazione rivista della direttiva europea 2010/63 / UE (2013). I conigli sono stati ispezionati da un veterinario nominato (NVS) periodicamente e due volte in un giorno da un funzionario per la cura e il benessere degli animali (NACW…

Representative Results

Abbiamo usato innesti di collagene fabbricati con collagene di tipo I, poiché questa è la proteina predominante che si trova nel tendine. Costituisce quasi il 95% del collagene totale nel tendine; quindi, il collagene ha mostrato tutte le proprietà ideali per imitare il tendine in vivo21,22. In questo studio, il collagene di tipo I utilizzato è stato estratt…

Discussion

In questo studio, gli innesti di collagene di tipo I ingegnerizzati tissutale sono stati scelti come innesto tendineo perché il collagene è un polimero naturale e utilizzato come biomateriale per varie applicazioni di ingegneria tissutale^27,28_. Inoltre, il collagene costituisce il 60% della massa secca del tendine, di cui il 95% è di collagene di tipo ^{1 21,29,30,…}

Materials

Rat tail type 1 Collagen	First Link, Birmingham, UK	60-30-810
prolene sutures 6-0	Ethicon Ltd, Edinburgh, U.K.	EP8726H
prolene sutures 3-0	Ethicon Ltd, Edinburgh, U.K.	D8911
Whatman filter paper	SIGMA-ALDRICH	WHA10010155
Gibco DMEM, high glucose	Thermo Fisher Scientific	11574486
Nylon mesh	Plastok (Meshes and Filtration) Ltd.	NA