En Chitosan Based, Laser aktiveret Thin Film Kirurgisk Adhesive, 'SurgiLux': Forberedelse og Demonstration

Summary

Fremstilling af en hidtil ukendt, fleksibel tynd film kirurgisk klæbemiddel fra FDA godkendte ingredienser, chitosan og indocyaningrøn er beskrevet. Binding af dette klæbemiddel til kollagent væv gennem en enkel aktiveringsproces med en laveffekt infrarød laser påvises.

Abstract

Suturer er en 4.000 år gammel teknologi, der fortsat er den "gyldne standard" for sårlukning i kraft af deres reparation styrke (~ 100 kPa). Imidlertid kan suturer fungere som nidus for infektion og i mange procedurer er i stand til at bevirke sårheling eller forstyrre funktionel vævsregenerering. ^En Kirurgiske klæbemidler og klæbemidler, såsom dem baseret på fibrin og cyanoacrylater, er blevet udviklet som alternativer til suturer til reparation af sådanne sår. De nuværende kommercielle klæbestoffer har også betydelige ulemper, der spænder fra virale og prion overførsel og mangel på reparation styrke som med fibrinlim, til væv toksicitet og mangel på biokompatibilitet for de cyanoacrylat-klæbemidler. Endvidere tiden tilgængelige kirurgiske klæbemidler tendens til at være gel-baseret og kan have udvidet hærdetider, der begrænser deres anvendelse. ² Tilsvarende kan anvendelsen af UV-lasere letter tværbindende mekanismer i protein-baserede eller albumin 'solunderværker "kan føre til DNA-skader, mens laser væv svejsning (LTW) prædisponerer termisk skader på væv. ^{3 På} trods af deres ulemper, lim og LTW har erobret omkring 30% af sårlukning markedet rapporteres at være på over 5 milliarder US $ om året, en betydelig bevis på behovet for suturfri teknologi. ^fire

I jagten på suturfri teknologi, vi har anvendt chitosan som et biomateriale til udvikling af en fleksibel, tynd film, laser-aktiveret kirurgisk klæbemiddel betegnes "SurgiLux«. Denne hidtil ukendte bioadhæsive anvender en unik kombination af biomaterialer og fotonik, der er FDA godkendt og anvendt med succes i mange forskellige biomedicinske anvendelser og produkter. SurgiLux overvinder alle ulemperne forbundet med suturer og nuværende kirurgiske klæbemidler (se tabel 1).

I denne præsentation rapporterer vi den relativt enkel protokol til fremstilling af SurgiLux og demonstreredens laseraktivering og væv svejsestyrke. SurgiLux film klæbe til kollagent væv uden kemisk modifikation, såsom tværbinding og ved bestråling under anvendelse af en forholdsvis lav-drevne (120 mW) infrarød laser i stedet for UV-lys. Chitosan film har en naturlig, men svagt klæbende tiltrækning til collagen (~ 3 kPa), laser aktivering af chitosan baserede SurgiLux film fremhæver styrken af denne adhæsion ved polymerkædens interaktioner som følge af forbigående varmeudvidelse. ^5. Uden dette "aktivering"-proces , er SurgiLux film let fjernes. ^6-9 SurgiLux er testet både de vitro og in vivo på forskellige væv, herunder nerve-, tarm, dura mater og hornhinder. I alle tilfælde er det påvist god biokompatibilitet og ubetydelig termisk beskadigelse som følge af bestråling. ^6-10

Protocol

1. Fremstilling af SurgiLux Solution En 2% (v / v) opløsning af eddikesyre anvendelse af deioniseret vand i et rent bægerglas, anvender en laminar strømningshætte for at undgå forurening. Afvej 0,02% (vægt / volumen) af kromoforen, indocyaningrøn, ICG, i et sterilt Eppendorf-rør, at røret er omviklet med sølvfolie at forhindre lysgennemtrængning. Under anvendelse af en ren, engangspipette, omkring 1 ml fortyndet eddikesyreopløsning overføres til røret for at opløse farvestof…

Representative Results

Centrifugering fører til en transparent grøn opløsning, som forøger viskositeten efter opbevaring ved 4-6 ° C. Efter henstand i 3 uger, er den grønne løsning omdannet til en gennemsigtig grøn SurgiLux film cirka 20 mikrometer tyk, og som det fremgår af videoen, er let fleksibel. Ved bestråling med laseren, den SurgiLux film bindinger til vævet. Dette kan observeres ved kanterne af filmen, hvor vævet synes at kontrahere som laserstrålen passerer over filmen (figur 2).</st…

Discussion

Chitosan kan fås i en række forskellige molekylvægte og med forskellige grader af deactylation (DDA). Variationer i chitosan renhed kan føre til tilstedeværelsen af ​​partikler i SurgiLux opløsning, centrifugering anvendes til at eliminere disse og bør resultere i en transparent grøn opløsning. Imidlertid kan filtrering også anvendes som en ekstra eller alternativ fremstillingstrin. Som med enhver materialebearbejdning, variationer, såsom chitosan DDA og molekylvægt, har konsekvenser for de fysisk-kemisk…

Materials

Name of the reagent/equipment	Company	Catalogue number	Comments (optional)
Chitosan	Sigma-Aldrich	448877
Indocyanine Green	Sigma-Aldrich	I2633	Also known as Cardiogreen
Acetic acid	Sigma-Aldrich	320099
Infra-red diode laser with fiber delivery. (808 nm, 120 mW, Beam core 200 μm)	CNI Lasers	Fc-808	Variable system up to 5 W power
Laser safety glasses	CNI Lasers	LS-G
Tensile testing apparatus	Instron Pty Ltd	5542	50 N load cell