BANT: Cerrahi Uygulama için Bitkilerde bir Ubiquitous Bileşik esinlenerek bir Biyobozunur Hemostatik Tutkal
Summary
Biz etkin bir hemostatik yeteneğine sahip biyobozunur tıbbi tutkal hazırlamak için basit protokol açıklar. ŞERİT tannik asit karıştırılması ile hazırlanan bir suyla karışmayan supramoleküler agrega olan ticari fibrin yapıştırıcı ile karşılaştırıldığında 2.5 kat daha fazla suya dayanıklı yapışma, sonuçta, her yerde bulunan bir bileşik, bitkilerde bulunan ve poli (etilen) glikol.
Abstract
Bu video, ticari doku yapıştırıcıları daha etkili bir hemostatik yeteneği ve daha suya dayanıklı yapışma gücüne sahiptir biyobozunur cerrahi yapıştırıcı hazırlanması için basit protokol tanımlamaktadır. Tıbbi yapıştırıcılar nedeniyle minimal invaziv özelliğe sahip kullanımı onların kolaylık sütür ve zımba potansiyel alternatif araçları gibi büyük ilgi çekmiştir. biyo-odaklı malzemeler durumunda örneğin, fibrin tutkalları ve siyanoakrilat bazlı malzemeler ticari olarak temin edilebilen, daha çok organik moleküller ya da karmaşık bir protein saflaştırma yöntemleri kimyasal sentezler, bir dizi ihtiyaç dahil olmak üzere doku yapıştırıcı geliştirmek için çeşitli protokoller, olmasına rağmen (yani, fibrin yapıştırıcı). Ayrıca, cerrahi yapıştırıcı geliştirme yıkma muhafaza nedeniyle vücudun ıslak bir ortamda iyi bir performans sağlamada zorluklar hala bir meydan okuma ise yüksek yapışma özellikleri sergileyen. Bir hazırlamak için yeni bir yöntem gösterilmektedirbitkisel kökenli bir ıslak-dirençli bir yapıştırıcı molekülün fiziksel karıştırma sonrasında oluşturulan bir su ile karışmayan supramoleküler agrega ağırlığı bazlı ayırma ile, bant olarak bilinen tıbbi yapıştırıcı, T, bir CID (TA), ve iyi bilinen Annic biyopolimer, poli (etilen) glikol (PEG) içerebilir. Bizim yaklaşımla, BANT su varlığında ticari fibrin yapıştırıcı daha 2.5 kat yüksek yapışma gücü gösterir. Ayrıca, BANT fizyolojik koşullarda biyolojik olarak parçalanabilir ve doku kanamaya karşı güçlü bir hemostatik yapıştırıcı olarak kullanılabilir. Böyle muko-yapışması için polimerler, ilaç deposu, ve diğerleri gibi tıbbi ortamlarda ve ilaç verme uygulamalarında, çeşitli TAPE yaygın kullanımı bekliyoruz.
Introduction
Geçmiş on yılda, çabaları nedeniyle cerrahi tedaviler sırasında kullanımı ve düşük doku invazivliğinde onların kolaylık biyolojik olarak parçalanabilen / biyo-emilebilir yapıştırıcılar ile yaraları kapatmak için mevcut cerrahi sütür ve zımba yerine yapılmıştır. Ticari olarak temin edilebilen doku yapıştırıcılar, dört tip olarak sınıflandırılırlar: (1) siyanoakrilat türevleri 1, (2) 2,3 trombin polimerlerin fibrinojenin fibrine gelen enzimatik dönüşümü ile oluşan fibrin tutkalları, (3) bu tür kimyasal olarak ya da fiziksel olarak protein-esaslı malzemeler çapraz bağlanmış albümini ve / ya da jelatin 4,5, ve (4) bir sentetik polimer bazlı olanlar 6. birçok klinik uygulamalarda kullanılmaktadır olmasına rağmen, tüm yapıştırıcılar, kendi içsel dezavantajları ve bunların yaygın kullanımına engel olabilir dezavantajları var. Siyanoakrilat bazlı yapıştırıcılar dokulara yüksek yapışma gücünü gösterir, ama onların zehirli yan ürünler gibi bozunma sırasında oluşan siyanoasetat ve formaldehit gibi, sık sık işaret nedeninflamatuar tepkilerin 7 ificant derece. Jelatin bazlı yapıştırıcıların 8 sığır, tavuk, domuz ve balık gibi fibrin yapıştırıcılar ve hayvanlar için insan kanı plazmasından: Fibrin yapıştırıcılar ve albümin veya jelatin bazlı malzemeler gibi hayvansal kaynaklardan virüsler gibi enfeksiyöz bileşenlerin iletimi ile ilgili güvenlik sorunları var. Bir kaç sentetik polimer bazlı yapıştırıcılar Federal İlaç İdaresi (FDA) tarafından onaylanmış olmasına rağmen, sentetik polimerlerin yapılmış en yapıştırıcılar üretim süreci adımlarını en aza indirmek ve biyouyumluluk 9 ulaşmada zorluklar yaşamaya devam. En önemlisi, tüm yapıştırıcılar ıslak mendil 10 zayıf mekanik ve yapışma mukavemeti muzdarip. Son zamanlarda, deniz midye 11-13, kertenkeleleri 14, midye 15 kertenkele ve Endoparazitik solucanlar 16 esinlenerek biomimetic doku yapıştırıcıları nedeniyle ayarlanabilir mekanik ve mevcut tıbbi yapıştırıcı olarak umut verici alternatifler ortaya çıkmaktadırlarbiyouyumluluk ile yapışkan özellikleri. Onlar ticari ürünler 17 haline gelmeden önce Ancak, bu güne kadar hala ele alınması gereken konular vardır.
Burada, bir bitki-türevi yapıştırıcı molekülü, tanik asit (TA), ve bir biyo-inert bir polimer poli (etilen glikol) (PEG) arasındaki moleküller arası hidrojen bağları yoluyla hazırlanır BANT da adlandırılır tutkal tamamen yeni türden bir rapor Adından da anlaşılacağı gibi. TA yayg bitkilerin ikincil metabolizma sırasında bulunan temsili hidrolize olabilen tanen olduğunu. Bu, anti-mutajenik ve anti-kanserojen özellikleri nedeniyle, anti-oksidan çok ilgi çekmektedir ve poli (N -isopropylacrylamide) (PNIPAM) ve poli (N birçok polimer ile supramoleküler etkileşimlerine dahil olduğu gösterilmiştir – vinilpirolidon) (PVPON), katman-katman (Lbl) filmleri 18-20 ve ilaç salan mikrokapsüller 21-23 oluşturulur. Bu çalışmada, biz ta verimli bir şekilde hareket edebilir keşfetmeksuya dayanıklı yapıştırıcı fonksiyonel kısım, TAPE tıbbi yapıştırıcı oluşturmak için. Ta basit karıştırma ile, non-kirlenme polimeri, PEG ile supramoleküler yapışkan hale 2.5 kat ticari fibrin yapıştırıcı ile karşılaştırıldığında artan yapışma gücü ve bu yapışma da suyun varlığında, bağlanma ve ayrılma kadar 20 döngü boyunca devam edildi . Onun hemostatik yeteneği in vivo bir karaciğer kanaması modeli üzerinde test edilmiş ve birkaç saniye içinde kanamayı durdurmak için iyi bir hemostatik yeteneğini gösterdi. TAPE biyo-esinlenmiş yaklaşımlarla mevcut sorunlarının sakıncaları çözme içine yeni anlayış ortaya çıkarabilir ilk bitkisel kaynaklı yapıştırıcı olarak ilgili alandaki önemli bir anlamı vardır. Biz de nedeniyle basit hazırlama yöntemi, ölçeklenebilirlik, ayarlanabilir biyodegradasyon oranı gibi muko-yapıştırıcılar, ilaç salan yamalar, yara bakımı pansuman, ve diğerleri gibi tıp ve eczacılık uygulamalarında çeşitli TAPE yaygın kullanımını bekliyoruz yanı sıra yüksek ıslak dayanıklı Kuvvetli Yapıştırıcıiyon özellikleri.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bir bitkiden türetilmiş polifenolik bileşik, TA suya dayanıklı moleküler etkileşim esinlenerek hemostatik yapıştırıcı adlı TAPE tamamen yeni bir sınıf gelişti. TA belirgin nedeniyle, anti-oksidan, anti-bakteriyel, anti-mutajenik ve anti-kanserojen özellikleri dikkat çekti temsili hidrolize olabilen tanen olduğunu.
herhangi bir başka kimyasal sentetik prosedürler olmadan santrifüj ardından iki sulu çözeltilerin sadece bir adım karıştırma gibi TAPE yapma süreci, s…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This study was supported by National Research Foundation of South Korea: Mid-career scientist grant (2014002855), and Ministry of Industry, Trade, and Natural Resources: World Premier Material Development Program. This work is also supported by in part by Center for Nature-inspired Technology (CNiT) in KAIST Institute for NanoCentury (KINC).
Materials
| Tannic acid | Sigma-aldrich | 403040 | |
| Poly(ethylene oxide), 4-arm, hydroxy terminated | Aldrich | 565709 | Averge Mn ~10,000 |
| Poly(ethylene glycol) | Aldrich | 373001 | Average Mn 4,600 |
| Biopsy punch | Miltex | 33-36 | Diameter = 6 mm |
| Aron Alpha® | Toagosei Co., Ltd. | Instant glue | |
| Universal testing machine (UTM) | Instron | 5583 | |
| Microcentrifuge tubes | SPL life science | 60015 | 1.5 mL |
| Petri dish | SPL life science | 10090 | 90 x 15 mm |
| Sodium phosphate monobasic | Sigma | S5011 | 1x PBS ingredient |
| Sodium phosphate dibasic | Sigma | S5136 | 1x PBS ingredient |
| Sodium chloride | Duchefa biochemie | S0520.5000 | 1x PBS ingredient |
| Incubating shaker | Lab companion | SIF6000R | |
| ICR mice | Orient bio | Normal ICR mouse | 6 weeks, 30-35 g, male |
| Tiletamine-zolazepam (Zoletil 50) | Virbac | ||
| Zylazine (Rompun) | Bayer | ||
| PrecisionGlideTM needle (18 G) | BD | 302032 | 18 G |
| Filter paper | Whatman | 1001 125 | Diameter = 125 mm |
| Parafilm | Bemis Flexible Pakaging | PM996 |
Riferimenti
- Leggat, P. A., Smith, D. R., Kedjarune, U. Surgical applications of cyanoacrylate adhesives: a review of toxicity. ANZ J Surg. 77 (4), 209-213 (2007).
- MacGillivray, T. E. Fibrin Sealants and Glues. J Cardiac Surg. 18 (6), 480-485 (2003).
- Radosevich, M., Goubran, H. A., Burnouf, T. Fibrin sealant: scientific rationale, production methods, properties and current clinical use. Vox. Sang. 72 (3), 133-143 (1997).
- Nomori, H., Horio, H., Suemasu, K. The efficacy and side effects of gelatin-resorcinol formaldehyde-glutaraldehyde (GRFG) glue for preventing and sealing pulmonary. Surg. Today. 30 (3), 244-248 (2000).
- Duarte, A. P., Coelho, J. F., Bordado, J. C., Cidade, M. T., Gil, M. H. Surgical adhesives: Systematic review of the main types and development forecast. Prog. Polym. Sci. 37 (8), 1031-1050 (2012).
- Bhatia, S. K. Traumatic injuries. Biomaterials for clinical applications. , 213-258 (2010).
- Bouten, P. J. M., et al. The chemistry of tissue adhesive materials. Prog.Polym. Sci. 39 (7), 1375-1405 (2014).
- Annabi, N., Tamayol, A., Shin, S. R., Ghaemmaghami, A. M., Peppas, N. A., Khademhosseini, A. Surgical materials: Current challenges and nano-enabled solutions. Nano Today. 9 (5), 574-589 (2014).
- Strausberg, R. L., Link, R. P. Protein-based medical adhesives. Trends.Biotechnol. 8 (2), 53-57 (1990).
- Bilic, G., et al. Injectable candidate sealants for fetal membrane repair: bonding and toxicity in vitro. Am J Obstet Gynecol. 202 (1), 1-9 (2010).
- Mehdizadeh, M., Weng, H., Gyawali, D., Tang, L., Yang, J. Injectable citrate-based mussel-inspired tissue bioadhesives with high wet strength for sutureless wound closure. Biomaterials. 33 (32), 7972-7980 (2012).
- Ryu, J. H., Lee, Y., Kong, W. H., Kim, T. G., Park, T. G., Lee, H. Catechol-functionalized chitosan/pluronic hydrogels for tissue adhesives and hemostatic materials. Biomacromolecules. 12 (7), 2653-2660 (2011).
- Mahdavi, A., et al. A biodegradable and biocompatible gecko-inspired tissue adhesive. Proc Natl Acad Sci USA. 105 (7), 2307-2310 (2008).
- Lee, H., Lee, B. P., Messersmith, P. B. A reversible wet/dry adhesive inspired by mussels and geckos. Nature. 488, 338-341 (2007).
- Yang, S. Y., et al. A bio-inspired swellable microneedle adhesive for mechanical interlocking with tissue. Nature Commun. 4, 1702-1710 (2013).
- Spotnitz, W. D., Burks, S. Hemostats, sealants, and adhesives: components of the surgical toolbox. Transfusion (Paris). 48 (7), 1502-1516 (2008).
- Erel, I., Schlaad, H., Demirel, A. L. Effect of structural isomerism and polymer end group on the pH-stability of hydrogen-bonded multilayers. J Colloid Interface Sci. 361 (2), 477-482 (2011).
- Shutava, T. G., Prouty, M. D., Agabekov, V. E., Lvov, Y. M. Antioxidant Properties of Layer-by-Layer films on the Basis of Tannic Acid. Chem Lett. 35 (10), 1144-1145 (2006).
- Schmidt, D. J., Hammond, P. T. Electrochemically erasable hydrogen-bonded thin films. Chem Commun. 46 (39), 7358-7360 (2010).
- Shutava, T., Prouty, M., Kommireddy, D., Lvov, Y. pH Responsive Decomposable Layer-by-Layer Nanofilms and Capsules on the Basis of Tannic Acid. Macromolecules. 38 (7), 2850-2858 (2005).
- Erel, I., Zhu, Z., Zhuk, A., Sukhishvili, S. A. Hydrogen-bonded layer-by-layer films of block copolymer micelles with pH-responsive cores. J Colloid Interface Sci. 355 (1), 61-69 (2011).
- Kim, B. -. S., Lee, H. -. I., Min, Y., Poon, Z., Hammond, P. T. Hydrogen-bonded multilayer of pH-responsive polymeric micelles with tannic acid for surface drug delivery. Chem Commun. 45 (28), 4194-4196 (2009).
- Murakami, Y., Yokoyama, M., Nishida, H., Tomizawa, Y., Kurosawa, H. A simple hemostasis model for the quantitative evaluation of hydrogel-based local hemostatic biomaterials on tissue surface. Colloids Surf B Biointerfaces. 65 (2), 186-189 (2008).
- Kim, K., et al. TAPE: A Medical Adhesive Inspired by a Ubiquitous Compound in Plants. Adv Funct Mater. 25 (16), 2402-2410 (2015).
- Suzuki, S., Ikada, Y. Adhesion of cells and tissues to bioabsorbable polymeric materials: scaffolds, surgical tissue adhesives and anti-adhesive materials. J Adhes. Sci. Technol. 24 (13), 2059-2077 (2010).
- Lomova, M. V., et al. Multilayer Capsules of Bovine Serum Albumin and Tannic Acid for Controlled Release by Enzymatic Degradation. ACS Appl Mater Interfaces. 7 (22), 11732-11740 (2015).
- Shin, M., Ryu, J. H., Park, J. P., Kim, K., Yang, J. W., Lee, H. DNA/Tannic Acid Hybrid Gel Exhibiting Biodegradability, Extensibility, Tissue Adhesiveness, and Hemostatic Ability. Adv Funct Mater. 25 (8), 1270-1278 (2015).
- Kozlovskaya, V., Kharlampieva, E., Drachuk, I., Chenga, D., Tsukruk, V. V. Responsive microcapsule reactors based on hydrogen-bonded tannic acid layer-by-layer assemblies. Soft Matter. 6 (15), 3596-3608 (2010).
- Oh, D. X., et al. A rapid, efficient, and facile solution for dental hypersensitivity: The tannin-iron complex. Sci Rep. 5, 10884 (2015).
