TAPE: ein biologisch abbaubares hämostatische Kleber Inspiriert von einer Ubiquitous Verbindung in Pflanzen für chirurgische Anwendung
Summary
Wir beschreiben die einfachste Protokoll biologisch abbaubare medizinische Kleber herzustellen, die eine effektive hämostatische Fähigkeit hat. TAPE ist ein mit Wasser nicht mischbaren supramolekularen Aggregats, hergestellt durch Mischen von Gerbsäure, ein allgegenwärtiges Verbindung in Pflanzen gefunden und Poly (ethylen) glycol, ein 2,5-mal größer wasserbeständige Haftung im Vergleich mit handelsüblichen Fibrinkleber ergibt.
Abstract
Dieses Video beschreibt die einfachste Protokoll für biologisch abbaubare chirurgische Kleber vorbereitet, die eine effektive hämostatische Fähigkeit und eine größere wasserbeständige Haftfestigkeit als kommerzielle Gewebekleber hat. Medizinische Klebstoffe haben große Aufmerksamkeit als mögliche alternative Werkzeuge zu Nähten und Klammern angezogen aufgrund ihrer Bequemlichkeit in der Nutzung mit minimaler Invasivität. Obwohl es mehrere Protokolle für die Entwicklung von Gewebeklebern einschließlich kommerziell erhältlich wie Fibrinkleber und Cyanoacrylat-basierten Materialien, meist erfordern sie eine Reihe von chemischen Synthesen von organischen Molekülen, oder komplizierte Proteinreinigungsverfahren, bei Bio-driven Materialien (dh Fibrin – Kleber). Auch die Entwicklung von chirurgischen Leimen die eine hohe Haftungseigenschaften, während die biologische Abbaubarkeit beibehalten ist immer noch eine Herausforderung aufgrund von Schwierigkeiten bei guter Leistung in der feuchten Umgebung des Körpers zu erreichen. Wir stellen eine neue Methode ein vorzubereitenmedizinische Kleber, als TAPE bekannt, durch die gewichtsabhängige Trennung eines mit Wasser mischbaren nach einer physikalischen Mischung von einer Pflanze abgeleiteten, nassfesten Klebstoff Molekül gebildet supramolekulares Aggregat, Annic T A cid (TA), und ein wohlbekannter Biopolymers, Poly (ethylen) glycol (PEG). Mit unserem Ansatz, zeigt TAPE hohe Haftfestigkeit, die in Gegenwart von Wasser das 2,5-fache mehr als kommerzielle Fibrinkleber ist. Weiterhin TAPE ist in physiologischen Bedingungen biologisch abbaubar und kann als ein potenter hämostatische glue gegen Gewebeblutung verwendet werden. Wir erwarten, dass die weit verbreitete Verwendung von Klebeband in einer Vielzahl von medizinischen Einrichtungen und Arzneimittelverabreichungsanwendungen, wie Polymere für muco-Adhäsion, Wirkstoffdepots und anderen.
Introduction
In einem letzten zehn Jahren wurden Anstrengungen unternommen aktuellen chirurgischen Nähten und Klammern zu ersetzen Wunden mit biologisch abbaubaren / bioresorbierbaren Klebstoffe aufgrund ihrer Bequemlichkeit in der Nutzung und geringe Gewebe Invasivität bei chirurgischen Behandlungen zu schließen. Im Handel erhältlichen Gewebekleber werden in vier Typen eingeteilt: (1) Derivate Cyanacrylat 1, (2) Fibrin durch enzymatische Umwandlung von Fibrinogen gebildet Leime Polymeren zu Fibrin durch Thrombin 2,3, (3) Protein-basierten Materialien, wie chemisch oder physikalisch vernetztem Albumin und / oder Gelatine 4,5, und (4) synthetische Polymerbasis diejenigen 6. Obwohl sie in vielen klinischen Anwendungen verwendet wurden, sind alle Klebstoffe haben ihre eigenen intrinsischen Nachteile und Nachteile auf, die Hindernisse für ihre weit verbreitete Verwendung sein kann. Cyanacrylat-Basis Klebstoffe zeigen hohe Haftfestigkeit zu den Geweben, aber ihre toxische Nebenprodukte, wie beispielsweise Cyanacetat und Formaldehyd während des Abbaus gebildet werden, oft Zeichen verursachenificant Grad von Entzündungsreaktionen 7. Fibrinkleber und Albumin oder Gelatine-basierte Materialien haben Sicherheitsprobleme in Bezug auf die Übertragung von Infektions Komponenten wie Viren aus tierischen Quellen: humanem Blutplasma für Fibrinkleber und Tieren , einschließlich Vieh, Geflügel, Schweine und Fisch für Gelatine basierenden Klebern 8. Obwohl einige synthetische polymerbasierte Klebstoffe durch die Federal Drug Administration (FDA) genehmigt worden ist , hergestellt meisten Klebstoffe aus synthetischen Polymeren weiterhin Schwierigkeiten bei der Minimierung der Herstellungsprozessschritte zu haben und Biokompatibilität zu erreichen 9. Am wichtigsten ist , leiden alle Klebstoffe aus schlechten mechanischen und Haftfestigkeit an feuchten Tüchern 10. Vor kurzem von marinen Muscheln inspiriert Klebstoffe biomimetische Gewebe 11-13, Geckos 14, gecko mit Muschel 15 und endoparasitärer 16 Würmer haben als viel versprechende Alternativen zu aktuellen medizinischen Klebstoffe aufgrund ihrer einstellbaren mechanischen worden Schwellen- undKlebeeigenschaften mit Biokompatibilität. Doch bis heute gibt es immer noch Probleme angegangen werden , bevor sie kommerzielle Produkte 17 geworden.
Hier berichten wir über eine völlig neue Art der medizinischen Kleber TAPE genannt, die durch die intermolekulare Wasserstoffbindung zwischen einer Pflanze abgeleitetes Adhäsionsmolekül, Gerbsäure (TA) und einem bio-inerten Polymer Poly (ethylenglykol) (PEG) hergestellt wird, wie der Name schon sagt. TA ist eine repräsentative Gallotannine ubiquitär während des Sekundärmetabolismus von Pflanzen gefunden. Es wurde viel Aufmerksamkeit aufgrund seiner anti-oxidant, antimutagene und antikarzinogene Eigenschaften angezogen und wurde in supramolekularen Wechselwirkungen mit vielen Polymeren, wie Poly (N Isopropylacrylamid) (PNIPAM) und Poly (N teilnehmen gezeigt – Vinylpyrrolidon) (PVPON) zu bilden , Schicht- für -Schicht (LbL) -Folien 18-20 und arzneimittelfreisetzende Mikrokapseln 21-23. In dieser Studie, entdecken wir, dass TA als effizienter agieren könnenwasserbeständige Klebstoff funktionelle Einheit einen medizinischen Klebstoff, TAPE zu bilden. Durch einfaches Mischen mit TA, ein Nicht-Fouling-Polymer PEG wird zu einer supramolekularen Klebstoff mit 2,5-fach erhöhte Haftfestigkeit im Vergleich mit handelsüblichen Fibrinkleber und diese Haftung wurde während bis zu 20 Zyklen Anbringen und Abnehmen, auch in Gegenwart von Wasser gehalten . Die hämostatische Fähigkeit wurde auf einem Leberblutungen Modell in vivo getestet und zeigte eine gute hämostatische Fähigkeit innerhalb von wenigen Sekunden die Blutung zu stoppen. TAPE hat seine wichtige Bedeutung in einem verwandten Bereich als erste aus Pflanzen gewonnene Klebstoff, der neue Einblicke in die Lösung der Nachteile der derzeitigen Probleme mit bio-inspirierte Ansätze offenbaren. Wir erwarten, dass auch die weit verbreitete Verwendung von TAPE in einer Vielzahl von medizinischen und pharmazeutischen Anwendungen wie schleimig-Klebstoffe, arzneimittelfreisetzende Pflaster, Wundpflege Dressings und anderen aufgrund seiner einfachen Herstellungsverfahren, Skalierbarkeit abstimmbaren Bioabbaurate sowie sehr nass feste KlebsIonen-Eigenschaften.
Protocol
Representative Results
Discussion
Wir entwickelten eine völlig neue Klasse von hämostatischen Kleber genannt TAPE durch die wasserfesten molekulare Wechselwirkung einer Pflanze abgeleitetes Polyphenol-Verbindung angeregt, TA. TA ist eine repräsentative Gallotannine, die deutlich Aufmerksamkeit wegen seiner antioxidativen, antibakteriellen, anti-mutagen und anti-karzinogenen Eigenschaften angezogen hat.
Das Verfahren zur Herstellung TAPE ist extrem einfach, skalierbar und umweltfreundlich, da sie durch Zentrifugieren ohne …
Declarações
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 |
Referências
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