En Chitosan baserade, Laser aktiverad Thin Film kirurgiskt klister "SurgiLux": Förberedelser och demonstration
Summary
Tillverkningen av en roman, flexibel tunn film kirurgiskt klister från FDA godkända ingredienser, kitosan och indocyaningrön beskrivs. Bindning av detta bindemedel för kollagenartad vävnad genom en enkel process för aktivering med en låg effekt infraröd laser visas.
Abstract
Suturer är en 4.000 år gammal teknik som förblir "guldstandard" för sårtillslutning på grund av sin styrka reparation (~ 100 kPa). Emellertid kan suturer verka som en nidus för infektion och i många förfaranden är oförmögna att åstadkomma sårläkning eller störa funktionell vävnadsregenerering. 1 Kirurgiska lim och bindemedel, såsom de baserade på fibrin och cyanoakrylater, har utvecklats som alternativ till suturer för reparation av sådana sår. De nuvarande kommersiella lim har också betydande nackdelar, allt från virus och prioner överföring och en bristande reparation styrka som med fibrinlim, till vävnadstoxicitet och en brist på biokompatibilitet för cyanoakrylat lim. Vidare, för närvarande tillgängliga kirurgiska bindemedel tenderar att vara gel-baserade och kan ha förlängts härdningstider vilket begränsar deras tillämpning. 2 Likaså kan användningen av UV-lasrar underlättar tvärbindande mekanismer i protein-eller albumin "solders "kan leda till skador på DNA, medan laser vävnad svetsning (LTW) predisponerar termisk skada på vävnader. 3 Trots sina nackdelar, lim och LTW har fångat cirka 30% av den sårförslutning marknaden rapporteras vara över 5 miljarder dollar per år, en betydande bevis på behovet av suturfri teknik. 4
I jakten på suturfri teknik vi har använt kitosan som biomaterial för att utveckla en flexibel, tunn film, laser-aktiverad kirurgisk lim kallas "SurgiLux". Denna nya bioadhesiva använder en unik kombination av biomaterial och fotonik som FDA godkända och framgångsrikt används i en mängd olika biomedicinska tillämpningar och produkter. SurgiLux övervinner alla nackdelarna med suturer och aktuella kirurgiska lim (se tabell 1).
I denna presentation rapporterar vi det relativt enkelt protokoll för tillverkning av SurgiLux och visadess laseraktivering och vävnad svetshållfasthet. SurgiLux filmer följer kollagen vävnad utan kemisk modifiering såsom tvärbindning och genom bestrålning med en jämförelsevis låg-powered (120 mW) infraröd laser istället för UV-ljus. Kitosan filmer har en naturlig, men svag klister attraktion till kollagen (~ 3 kPa), betonar laseraktivering av kitosan baserade SurgiLux filmer styrkan i denna vidhäftning genom polymer kedjan interaktioner till följd av övergående termisk expansion. 5 Utan denna "aktivering" process , är SurgiLux filmer lätt avlägsnas. 6-9 SurgiLux har testats både in vitro och in vivo på en mängd vävnader inklusive nerv, tarm, dura mäter och hornhinna. I samtliga fall visade god biokompatibilitet och försumbar termisk skada som en följd av bestrålning. 6-10
Protocol
Representative Results
Discussion
Kitosan kan erhållas i en mängd olika molekylvikter och med olika grader av deactylation (DDA). Variationer i kitosan renhet kan leda till förekomsten av partiklar i SurgiLux lösning, centrifugering används för att eliminera dessa och bör resultera i en genomskinlig grön lösning. Emellertid kan filtreringen även användas som en extra eller alternativt tillverkningssteg. Som med alla material bearbetning, variationer, såsom kitosan DDA och molekylvikt, har konsekvenser för de fysiokemiska, biologiska och mat…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Författarna erkänner ett stipendium från National Health and Medical Research Council i Australien (NHMRC # 1.000.674) till LJR Foster.
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 |
Riferimenti
- Kjaergard, H. K. Suture support: is it advantageous. Am. J. Surg. 182, 15S-20S (2001).
- Lauto, A., Mawad, D., Foster, L. J. R. Adhesive biomaterials for tissue reconstruction. J. Chem. Tech. Biotech. 83, 464-472 (2008).
- Fung, L. C., Mingin, G. C., Massicotte, M., Felsen, D., Poppas, D. P. Effects of temperature on tissue thermal injury and wound strength after photochemical wound closure. Lasers Surg. Med. 25, 285-290 (1999).
- Piribo, . Glues & Sealants: Industry Background Report. , (2005).
- Lauto, A., Hook, J., Doran, M., Camacho, F., Poole-Warren, L. A., Avolio, A., Foster, L. J. R. Chitosan adhesive for laser tissue-welding: in vitro characterisation. Lasers Surg. Med. 36, 193-201 (2005).
- Lauto, A., Stoodley, M., Marcel, H., Avolio, A., Sarris, M., McKenzie, G., Sampson, D. D., Foster, L. J. R. In vitro and in vivo tissue repair with laser-activated chitosan adhesive. Lasers Surg. Med. 39, 19-27 (2007).
- Lauto, A., Foster, L. J. R., Avolio, A., Sampson, D., Raston, C., Sarris, M., McKenzie, G., Stoodley, M. Sutureless Nerve Repair with Laser-Activated Chitosan Adhesive: A Pilot in vivo Study. J. Photomed. Laser. Surg. 26 (3), 227-234 (2008).
- Marçal, H., Badylak, S. F., Sellaro, T. L., Lauto, A., Foster, L. J. R., Mahler, S. The coalescence of decellularized tissue scaffolds, laser-activated chitosan bioadhesive and olfactory ensheathing cells for tissue repair and regeneration of the spinal cord. Lasers Med. Sci. 23 (1), 96 (2008).
- Foster, L. J. R., Thomson, K., Marcal, H., Butt, J., Watson, S., Wakefield, D. A chitosan-vancomycin composite biomaterial as a laser activated surgical adhesive with regional antimicrobial activity. Biomacromolecules. 11 (12), 3563-3570 (2010).
- Shahbazi, J., Marcal, H., Watson, S., Wakefield, D., Sarris, M., Foster, L. J. R. Sutureless sealing of penetrating corneal wounds using a laser-activated thin film adhesive. Lasers Surg. Med. , .
- Meyers, M. A., Chen, P. -. Y., Lin, A. Y. -. M., Seki, Y. Biological materials: Structure and mechanical properties. Prog. Mater. Sci. 53 (1), 1-206 (2008).
