CINTA: Un biodegradable hemostático pegamento Inspirado por un Compuesto ubicua en plantas para aplicación quirúrgica
Summary
Se describe el protocolo más simple para preparar adhesivo médico biodegradable que tiene una capacidad hemostática eficaz. La cinta es un agregado supramolecular inmiscible en agua preparado mediante la mezcla de ácido tánico, un compuesto ubicuo encuentra en las plantas, y poli glicol (etileno), produciendo 2,5 veces mayor adhesión resistente al agua en comparación con la cola de fibrina comercial.
Abstract
Este video describe el protocolo más simple para la preparación de pegamento quirúrgico biodegradable que tiene una capacidad hemostática eficaz y una mayor fuerza de adhesión resistente al agua que los adhesivos de tejidos comerciales. adhesivos médicos han atraído una gran atención como posibles herramientas alternativas a las suturas y grapas debido a su conveniencia en el uso con mínima invasividad. Aunque hay varios protocolos para el desarrollo de los adhesivos tisulares incluyendo los que están disponibles comercialmente, tales como colas de fibrina y materiales a base de cianoacrilato, la mayoría de ellos requieren una serie de síntesis químicas de moléculas orgánicas, o métodos proteína de purificación complicados, en el caso de materiales bio-driven (es decir, cola de fibrina). Además, el desarrollo de pegamentos quirúrgicos que exhibe altas propiedades adhesivas, manteniendo la biodegradabilidad sigue siendo un desafío debido a las dificultades para lograr un buen rendimiento en el ambiente húmedo del cuerpo. Ilustramos un nuevo método para preparar unaadhesivo médico, conocido como cinta, por la separación basada en el peso de un agregado supramolecular inmiscible en agua formado después de una mezcla física de a, molécula de adhesivo húmedo-resistente de origen vegetal, T Annic A cid (TA), y una bien conocida biopolímero, poli (etileno) glicol (PEG). Con nuestro enfoque, TAPE muestra alta resistencia a la adherencia, que es 2,5 veces más de cola de fibrina comercial en presencia de agua. Además, la cinta es biodegradable en condiciones fisiológicas y se puede usar como un pegamento hemostático potente contra el sangrado del tejido. Esperamos que el uso generalizado de la cinta en una variedad de entornos médicos y aplicaciones de administración de fármacos, tales como polímeros para muco-adherencia, como depósitos de fármacos, y otros.
Introduction
En una década pasada, se han hecho esfuerzos para reemplazar las suturas y grapas quirúrgicas actuales para cerrar heridas con adhesivos biodegradables / bioabsorbibles debido a su conveniencia en el uso y capacidad de invasión de tejidos baja durante los tratamientos quirúrgicos. Disponibles comercialmente de tejido-adhesivos se clasifican en cuatro tipos: (1) derivados de cianoacrilato 1, (2) colas de fibrina formados por conversión enzimática de fibrinógeno en fibrina por la trombina polímeros 2,3, (3) materiales a base de proteínas, tales como química o físicamente albúmina reticulada y / o gelatina 4,5, y (4) a base de polímeros sintéticos los 6. A pesar de que se han utilizado en muchas aplicaciones clínicas, todos los adhesivos tienen sus propias desventajas intrínsecas y los inconvenientes que pueden ser obstáculos para su uso generalizado. colas a base-cianoacrilato muestran una alta fuerza de adhesión a los tejidos, pero su subproductos tóxicos tales como cianoacetato y formaldehído formado durante la degradación, a menudo causan signoificant grados de respuestas inflamatorias 7. Los pegamentos de fibrina y albúmina o materiales a base de gelatina tienen problemas de seguridad respecto a la transmisión de los componentes infecciosos, tales como virus de origen animal: plasma sanguíneo humano para pegamentos de fibrina y animales, incluyendo ganado vacuno, pollo, cerdos y peces para los pegamentos a base de gelatina 8. Aunque algunos adhesivos a base de polímeros sintéticos han sido aprobados por la Administración Federal de Drogas (FDA), la mayoría de los adhesivos hechos de polímeros sintéticos siguen teniendo dificultades para reducir al mínimo los pasos del proceso de fabricación y el logro de biocompatibilidad 9. Lo más importante, todas las colas sufren de mala resistencia mecánica y la adhesión a los tejidos húmedos 10. Recientemente, los adhesivos tisulares biomiméticos inspirados en los mejillones marinos 11-13, lagartijas, 14 gecko con el mejillón 15 y gusanos endoparásitos 16 han ido emergiendo como alternativas prometedoras a los pegamentos médicos actuales debido a su mecánica y sintonizablepropiedades adhesivas con biocompatibilidad. Sin embargo, a día de hoy, todavía hay cuestiones que deben abordarse antes de que se conviertan en productos comerciales 17.
Aquí, se presenta un nuevo tipo de adhesivo médico llamado cinta que se prepara mediante la unión de hidrógeno intermolecular entre una molécula de origen vegetal adhesivo, ácido tánico (TA), y un polímero bio-inerte poli (etilenglicol) (PEG), como su nombre lo indica. TA es un tanino hidrolizable representante ubicua encontrado durante el metabolismo secundario de las plantas. Se ha llamado mucho la atención debido a su anti-oxidante, anti-mutagénico, y propiedades anti-cancerígenos y se ha demostrado para participar en interacciones supramoleculares con muchos polímeros, tales como poli (N -isopropylacrylamide) (PNIPAM) y poli (N – vinilpirrolidona) (PVPON), para formar la capa por capa (LBL) películas 18-20 y drogas liberadora de microcápsulas 21-23. En este estudio, descubrimos que el AT puede actuar como un eficienteresto funcional adhesivo resistente al agua para formar un adhesivo médico, TAPE. Por la simple mezcla con TA, un ensuciamiento no PEG polímero se convierte en un pegamento supramolecular con 2,5 veces mayor fuerza de adhesión en comparación con la cola de fibrina comerciales, y esta adhesión se mantuvo durante hasta 20 ciclos de unión y separación, incluso en la presencia de agua . Su capacidad hemostática fue probado en un modelo de hemorragia hepática in vivo y mostró una buena capacidad hemostática para detener la hemorragia dentro de unos pocos segundos. La cinta tiene su significado importante en un campo relacionado como el primer adhesivo de origen vegetal que puede revelar nueva información sobre la solución de los inconvenientes de los problemas actuales con los enfoques inspirados en la biología. También esperamos que el uso generalizado de la cinta en una variedad de aplicaciones médicas y farmacéuticas tales como muco-adhesivos, parches de liberación de fármacos, vendajes para el cuidado de la herida, y otros debido a su método de preparación simple, la escalabilidad, la velocidad de biodegradación sintonizable, así como ADHES altamente resistentes en húmedopropiedades de los iones.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hemos desarrollado una nueva clase de cinta adhesiva llamado hemostático inspirado en la interacción molecular resistente al agua de un compuesto polifenólico de origen vegetal, TA. TA es un tanino hidrolizable representativa que ha atraído considerablemente la atención debido a sus propiedades anti-oxidantes, anti-bacterianas, anti-mutagénicas y anticancerígenas.
El proceso de fabricación de cinta es extremadamente simple, escalable y con el medio ambiente, ya que es sólo la mezcla…
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 |
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