Fabbricazione di piccolo calibro e stent-innesti Uso Electrospinning e Balloon espandibili Bare Metal Stent
Summary
In the protocol, we present a method to manufacture a small caliber stent-graft by sandwiching a balloon expandable stent between two electrospun nanofibrous polyurethane layers.
Abstract
Stent-grafts are widely used for the treatment of various conditions such as aortic lesions, aneurysms, emboli due to coronary intervention procedures and perforations in vasculature. Such stent-grafts are manufactured by covering a stent with a polymer membrane. An ideal stent-graft should have a biocompatible stent covered by a porous, thromboresistant, and biocompatible polymer membrane which mimics the extracellular matrix thereby promoting injury site healing. The goal of this protocol is to manufacture a small caliber stent-graft by encapsulating a balloon expandable stent within two layers of electrospun polyurethane nanofibers. Electrospinning of polyurethane has been shown to assist in healing by mimicking native extracellular matrix, thereby promoting endothelialization. Electrospinning polyurethane nanofibers on a slowly rotating mandrel enabled us to precisely control the thickness of the nanofibrous membrane, which is essential to achieve a small caliber balloon expandable stent-graft. Mechanical validation by crimping and expansion of the stent-graft has shown that the nanofibrous polyurethane membrane is sufficiently flexible to crimp and expand while staying patent without showing any signs of tearing or delamination. Furthermore, stent-grafts fabricated using the methods described here are capable of being implanted using a coronary intervention procedure using standard size guide catheters.
Introduction
procedure di intervento coronarico causano significative lesioni parete del vaso a causa di rottura della placca e la parete del serbatoio. Ciò si traduce in restenosi, embolia periferica in innesti di vena, e la discontinuità del lume coronarico 1-4. Per evitare queste complicazioni, una strategia promettente sarà da coprire la superficie vascolare nel sito angioplastica, che potenzialmente inibire la ristenosi, ridurre i rischi di discontinuità del lume del vaso, e prevenire embolia periferica. Precedenti studi hanno confrontato gli stent di metallo nudo di stent innesti con risultati positivi per stent-graft 5. I ricercatori hanno utilizzato diversi materiali per la fabbricazione di membrane per coprire gli stent. Questo include materiali sintetici come polietilene tetraphthalate (PET), politetrafluoroetilene (PTFE), poliuretano (PU), e silicio o tessuto del vaso autologo per fabbricare coperte stent 6-9. Un materiale di innesto ideale utilizzato per coprire lo stent dovrebbe essere thromboresistant, non biodegradable, e dovrebbe integrarsi con il tessuto nativo senza eccessiva proliferazione e l'infiammazione 10. Il materiale di innesto utilizzato per coprire lo stent dovrebbe anche promuovere la guarigione dello stent-graft.
Stent innesti sono ampiamente utilizzati per il trattamento di coartazione aortica, pseudo-aneurismi dell'arteria carotidea, fistola artero-venosa, degenerati vena innesti, e grande per giganti aneurismi cerebrali. Ma lo sviluppo di piccole calibro stent-innesti è limitata dalla capacità di mantenere basso profilo e flessibilità, che aiuta nella distribuzione degli stent-innesti 11-14. PU è un polimero elastomerico con una buona resistenza meccanica, che è una caratteristica desiderata per realizzare un profilo basso e buona flessibilità 15,16. Oltre ad avere una buona deliverability, stent-innesti dovrebbero anche promuovere una rapida guarigione e endotelizzazione. PU coperto stent-innesti hanno dimostrato una migliore biocompatibilità e endotelizzazione 17 migliorata. I ricercatori hannoin precedenza cercato di endothelialize PU coperto stent-graft da loro semina con le cellule endoteliali 17. Electrospinning di PU per creare matrice nanofibre ha dimostrato di essere una tecnica utile per la produzione di innesti vascolari 18,19. L'esistenza di nanofibre che imitano l'architettura della matrice extracellulare nativa è noto anche per promuovere la proliferazione delle cellule endoteliali 20,21. Electrospinning consente anche di controllo dello spessore del materiale 22. Piccolo calibro innesti vascolari in PU sono state studiate per promuovere la guarigione mediante modifiche come rivestimenti superficiali, anticoagulanti, e soppressori di proliferazione cellulare. Tutte queste modifiche sono progettate per mediare l'accettazione di accoglienza e promuovere la guarigione dell'innesto 23.
Il nostro gruppo ha sviluppato un palloncino espandibile stent di metallo nudo che può essere implementato in modelli animali 24-26. La combinazione di una maglia elettrofilate poliuretano e una pallaoon stent espandibili ci ha permesso di generare piccolo calibro palloncino espandibile stent-innesti. La maggior parte degli stent-innesti attualmente disponibili sono introdotte attraverso l'arteria femorale durante una procedura interventistica, ma solo pochi stents rivestiti commerciali può essere introdotto 1 formato French grande di quello richiesto per un palloncino gonfiato un-27. In questo studio abbiamo sviluppato un piccolo calibro vascolare stent-graft incapsulando uno stent espandibile a palloncino tra due strati di elettrofilate PU che possono essere consegnati a una arteria coronaria utilizzando uno standard 8-9 francese guida catetere in una procedura interventistica percutanea.
Protocol
Representative Results
Discussion
We have developed a fabrication technique for a small caliber stent-graft which can be deployed using a standard percutaneous coronary intervention (PCI) procedure. Stent-grafts currently available are limited in their ability to maintain a low profile and flexibility for deployment. Bare metal stents developed by our group in our previous studies have proven to assist in rapid healing of the stented artery24,26. Various polymers have been electrospun by other groups and polyurethane has been proven biostable …
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We would like to thank the Division of Engineering, Mayo Clinic for their technical support. This study was financially supported by European Regional Development Fund – FNUSA-ICRC (No. CZ.1.05/1.100/02.0123), National Institutes of Health (T32 HL007111), American Heart Association Scientist Development Grant (AHA #06-35185N), and The Grainger Innovation Fund – Grainger Foundation.
Materials
| Glass syringe | Air Tite | 7.140-33 | Syringe for spinneret |
| Graduated cylinder 5 mL | Fisher Scientific | 08-552-4G | 5 mL pyrex graduated cylinder about 9mm diameter and 11 cm long |
| High voltage generator | Bertan Accociates, Inc. | 205A-30P | Used to apply voltage difference across spinneret and collector |
| Laboratory mixer with rpm control | Scilogex | SCI-84010201 | Available from various laboratory equipment suppliers |
| Polyurethane | DSM | BioSpan SPU | Biospan Segmented Polyurethane |
| Rubber sheet | McMaster Carr | 1370N11 | Used to insulate syringe during electrospinning |
| Stainless steel mandrel | N/A | N/A | Manufactured |
| Stainless steel needle | Hamilton | 91018 | Used as spinneret in electrospinning |
| Support material | EnvisionTec | B04-HT-DEMOMAT | Biocompatible water soluble material |
| Syringe Pump | Harvard Apparatus | 55-3333 |
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