Die Herstellung von Kleinkaliber Stentgrafts Mit Elektrospinnen und Balloon Expandable Bare Metal Stents

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

Coronary Intervention Verfahren verursachen erhebliche Gefäßwand Verletzungen durch Unterbrechung der Plaque und Gefäßwand. Dies führt zu einer Restenose, periphere Embolien bei Venentransplantaten und Diskontinuität der koronaren Lumen ^1-4. Um diese Komplikationen zu vermeiden, ist eine vielversprechende Strategie wird sein, die Gefäßoberfläche in der Angioplastie Ort zu decken, die möglicherweise Restenose hemmen, Risiken zu mindern von Diskontinuität von Gefäßlumen, und zu verhindern, periphere Embolie. Frühere Studien haben Bare – Metal – Stents im Vergleich zu Stentgrafts mit positiven Ergebnissen für Stent-Implantate ^5. Die Forscher haben verschiedene Materialien verwendet, um Membranen herzustellen, die Stents zu decken. Dazu gehören synthetische Materialien wie Polyethylentetraphthalat (PET), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyurethan (PU) und Silizium oder autologe Gefäßgewebe ummantelte Stents herzustellen ^6-9. Ein ideales Transplantatmaterial verwendet, um den Stent zu bedecken sollte thromboresistente, nicht biodegr werdenadable und sollte mit nativem Gewebe ohne übermäßige Vermehrung integrieren und Entzündung ^10. Das Transplantatmaterial verwendet, um den Stent zu bedecken sollte auch die Heilung des Stent-Graft zu fördern.

Stent-Transplantate werden zur Behandlung von Aortenisthmusstenose weit verbreitet, Pseudo-Aneurysmen der Arteria carotis, arteriovenöse Fisteln, degeneriert Transplantate Vene und große bis hin zu riesigen zerebraler Aneurysmen. Aber die Entwicklung von kleinkalibrigen Stent-Transplantate wird durch die Fähigkeit begrenzt niedriges Profil zu erhalten und Flexibilität, die ^11-14 in der Entfaltung des Stents-Grafts hilft. PU ist ein Elastomer – Polymer mit guter mechanischer Festigkeit , die für das Erreichen ein niedriges Profil und eine gute Flexibilität ^15,16 ein gewünschtes Merkmal ist. Neben der guten Lieferfähigkeit hat, Stent-Implantate sollten auch eine schnelle Heilung und Endothelialisierung zu fördern. PU – beschichtet Stent-Implantate ¹⁷ bessere Biokompatibilität und verbesserte Endothelialisierung unter Beweis gestellt haben. Die Forscher habenzuvor versucht , PU – beschichtet Stent-Implantate zu endothelialisieren , indem sie mit Endothelzellen ¹⁷ Säen. Elektrospinnen von PU – Nanofaser – Matrix zu schaffen , hat sich gezeigt , eine wertvolle Technik zu sein , für die Herstellung von Gefäßtransplantaten ^18,19. Die Existenz von Nanofasern, die die Architektur der nativen extrazellulären Matrix nachzuahmen ist auch bekannt , Endothelzellproliferation ^20,21 zu fördern. Elektrospinnen ermöglicht auch die Kontrolle über die Dicke des Materials ^22. Kleinkalibrigen Gefäßtransplantate aus PU wurden untersucht zur Förderung der Heilung von Modifikationen wie Oberflächenbeschichtungen, Antikoagulantien und Zellproliferationshemmer verwendet wird. All diese Änderungen sind so konzipiert , Host – Akzeptanz zu vermitteln und Transplantatheilung ²³ fördern.

Unsere Gruppe hat einen Ballon erweiterbaren Bare – Metal – Stent entwickelt , die ^24-26 in Tiermodellen eingesetzt werden kann. Die Kombination einer elektro Polyurethan mesh und einer Kugeloon Stent hat uns ermöglicht, kleinkalibrige Ballon erweiterbaren Stent-Implantate zu erzeugen. Die meisten der derzeit erhältlichen Stentgrafts werden durch die Oberschenkelarterie bei einem interventionellen Verfahren eingeführt, aber nur wenige kommerzielle Stents können 1 Französisch Größe größer ist als die für einen nicht aufgeblasenen Ballon ²⁷ erforderlich eingeführt werden. In dieser Studie haben wir eine kleinkalibrige Gefäßstent-Transplantat durch Einkapseln eines Ballons aufweitbaren Stents zwischen zwei Schichten aus elektro PU entwickelt, die zu einer Koronararterie geliefert werden, um eine Standard 8-9 Französisch Führungskatheter in einem perkutanen Eingriff-Verfahren verwendet wird.

Protocol

1. Elektrospinnen von Polyurethan auf Mandrel Collector Bereiten Sie Dorn für Elektro Melt etwa 8 ml biokompatiblen, Lebensmittelqualität, wasserlösliche Trägermaterial in einem Messzylinder (ca. 9 mm Durchmesser und 110 mm tief) bei 155 ° C über einen Backofen verwenden. Tauche ein 3 mm Durchmesser und 100 mm langen Edelstahldorn mit einer Beschichtung aus Trägermaterial an der Oberfläche des Dorns zu erhalten. Vor dem Eintauchen, legen die Dorne i…

Representative Results

Unsere Electro Setup (Abbildung 1) wurde in hochwertigem Polyurethan – Nanofasern (Abbildung 2) geführt. Ein Stent-Transplantat wird durch Elektro eine innere Schicht aus Polyurethan auf einen Dorn, ein Verrutschen eines unbeschichteten Stent über dieser Schicht hergestellt, und eine zweite äußere Schicht aus Polyurethan Elektroverspinnen (Abbildung 3). Polyurethan-Nanofasern mit einer Geschwindigkeit von 50 um / h, elektroversponnen, die in einer inneren Schi…

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 artery^24,26. Various polymers have been electrospun by other groups and polyurethane has been proven biostable …

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