TAPE: Biodegradabile Una Hemostatic Glue Ispirato da un composto Ubiquitous nelle piante per applicazioni chirurgiche
Summary
Descriviamo il protocollo più semplice per preparare la colla medica biodegradabili che ha una capacità emostatico efficace. TAPE è un aggregato supramolecolare idroimmiscibile preparata mescolando di acido tannico, un composto ubiquitario nelle piante, e poli glicole (etilene), ottenendo un 2,5 volte maggiore aderenza impermeabile rispetto colla di fibrina commerciale.
Abstract
Questo video descrive il protocollo più semplice per preparare la colla chirurgica biodegradabili che ha una capacità emostatico efficace e una maggiore forza di adesione resistente all'acqua di adesivi tissutali commerciali. adesivi medici hanno attirato grande attenzione come potenziali strumenti alternativi per suture e punti metallici a causa della loro convenienza in uso con il minimo invasività. Anche se ci sono diversi protocolli per sviluppare adesivi tessutali compresi quelli commercialmente disponibili quali colle di fibrina e materiali cianoacrilato a base, soprattutto richiedono una serie di sintesi chimiche di molecole organiche, o metodi proteina-purificazione complicate, nel caso di materiali bio-driven (cioè, colla di fibrina). Inoltre, lo sviluppo di colle chirurgiche esibendo elevate proprietà adesive mantenendo biodegradabilità è ancora una sfida per la difficoltà di ottenere buone prestazioni in ambiente umido del corpo. Illustriamo un nuovo metodo per preparare uncolla medica, noto come TAPE, dalla separazione in base al peso di un aggregato supramolecolare immiscibile con l'acqua formata dopo una miscelazione fisica di una molecola adesivo wet-resistenti di origine vegetale, T Annic una CID (TA), e un noto biopolimero, poli (etilene) glicole (PEG). Con il nostro approccio, TAPE mostra alta resistenza di adesione, che è 2,5 volte più di colla di fibrina commerciale in presenza di acqua. Inoltre, TAPE è biodegradabile in condizioni fisiologiche e può essere utilizzato come un potente collante emostatico contro spurgo tessuto. Ci aspettiamo che l'uso diffuso di nastro in una varietà di ambienti medici e le applicazioni di consegna della droga, come i polimeri per muco-adesione, depositi di droga, e altri.
Introduction
In un decennio, gli sforzi sono stati fatti per sostituire attuali suture chirurgiche e punti metallici per chiudere ferite con adesivi biodegradabili / bioassorbibili per la loro praticità nell'uso e bassa invasività dei tessuti durante i trattamenti chirurgici. Disponibili in commercio tessutali adesivi sono classificati in quattro tipi: (1) derivati cianoacrilato 1, (2) colle di fibrina formata mediante conversione enzimatica da fibrinogeno in fibrina polimeri da trombina 2,3, (3) materiali a base di proteine come chimicamente o fisicamente albumina reticolato e / o gelatina 4,5, e quelli (4) a base di polimeri sintetici 6. Anche se sono stati utilizzati in molte applicazioni cliniche, tutti gli adesivi hanno i loro svantaggi intrinseci e inconvenienti che possono essere ostacoli al loro uso diffuso. colle cianoacrilato basato mostrano elevata forza di adesione ai tessuti, ma la loro sottoprodotti tossici quali cianacetato e formaldeide formatasi durante la degradazione, spesso causa segnogradi ificant di risposte infiammatorie 7. Colle di fibrina e di albumina o di materiali a base di gelatina hanno problemi di sicurezza per quanto riguarda la trasmissione di componenti infettivi, come virus di origine animale: plasma del sangue umano per colle di fibrina e animali tra cui bovini, galline, maiali e pesci per colle a base di gelatina 8. Anche se un paio di adesivi a base di polimeri sintetici sono stati approvati dalla Federal Drug Administration (FDA), la maggior parte degli adesivi in polimeri sintetici continuano ad avere difficoltà nel ridurre al minimo le fasi del processo di produzione e di raggiungere biocompatibilità 9. Soprattutto, tutte le colle soffrono di scarsa resistenza meccanica e di adesione ai tessuti umidi 10. Recentemente, adesivi tissutali biomimetici ispirati da cozze marine 11-13, gechi 14, Geco con cozze 15 e worm endoparassiti 16 sono state emergendo come alternative promettenti a colle medici attuali per la loro meccanica e sintonizzabileproprietà adesive con biocompatibilità. Tuttavia, fino ad oggi, ci sono ancora questioni da affrontare prima che diventino prodotti commerciali 17.
Qui riportiamo un nuovo tipo di colla medica chiamata TAPE che viene preparato mediante legami idrogeno intermolecolari tra una molecola adesiva di derivazione vegetale, acido tannico (TA), ed un polimero bio-inerte poli (etilene glicole) (PEG), come indica il nome. TA è un tannino idrolizzabile rappresentante ubiquitariamente trovato durante il metabolismo secondario delle piante. Essa ha attirato molta attenzione a causa della sua antiossidante, anti-mutageno, e le proprietà anti-cancerogene e ha dimostrato di partecipare interazioni supramolecolari con molti polimeri come poli (N -isopropylacrylamide) (PNIPAM) e poli (N – vinilpirrolidone) (PVPON), per formare layer-by-layer (LBL) pellicole 18-20 e farmaco-rilasciando microcapsule 21-23. In questo studio, si scopre che TA può agire come un efficaceporzione funzionale adesivo resistente all'acqua per formare un adesivo medico, TAPE. Con la semplice miscela con TA, un non-fouling PEG polimero diventa una colla supramolecolare con 2.5 volte maggiore forza di adesione rispetto colla di fibrina commerciale, e questa adesione è stata mantenuta per tutta fino a 20 cicli di attacco e stacco, anche in presenza di acqua . La sua capacità emostatico stato testato su un modello di emorragia epatica in vivo e ha mostrato una buona capacità emostatico per fermare l'emorragia in pochi secondi. TAPE ha il suo significato notevole in un settore correlato come il primo adesivo di origine vegetale, che può rivelare una nuova visione di risolvere gli inconvenienti dei problemi attuali con approcci bio-ispirati. Ci aspettiamo inoltre l'uso diffuso di TAPE in una varietà di applicazioni mediche e farmaceutiche come muco-adesivi, patch droga rilascio, medicazioni cura delle ferite, e altri per il semplice metodo di preparazione, scalabilità, velocità di biodegradazione sintonizzabile, nonché ADHES altamente wet-resistentiproprietà di ioni.
Protocol
Representative Results
Discussion
Abbiamo sviluppato una nuova classe di emostatico adesivo chiamato TAPE ispirato l'interazione molecolare resistente all'acqua di un composto polifenolico di derivazione vegetale, TA. TA è un tannino idrolizzabile rappresentante che ha attirato l'attenzione in modo significativo a causa della sua anti-ossidanti, anti-batteriche, anti-mutagene, e anti-cancerogene.
Il processo di creazione di TAPE è estremamente semplice, scalabile, ed ecologico, in quanto è solo la miscelazione…
Disclosures
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 |
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