エレクトロとバルーン拡張ベアメタルステントを使用した小口径ステントグラフトの作製
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
冠動脈インターベンションの手順は、プラークの破壊および血管壁に起因する重大な血管壁の損傷を引き起こします。これは、再狭窄、静脈グラフトの末梢塞栓症、および冠状動脈内腔1-4の不連続が生じます。これらの合併症を回避するために、有望な戦略は、血管形成部位における血管表面を覆うように、潜在的に再狭窄を阻害するであろう、血管内腔の不連続のリスクを軽減、および末梢塞栓症を防止するであろう。これまでの研究では、ステントグラフト5のための肯定的な結果とステントグラフトにベアメタルステントを比較しました。研究者は、ステントをカバーするために膜を製造するためにいくつかの材料を使用しました。これは、ポリエチレンtetraphthalate（PET）、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、ポリウレタン（PU）、及びシリコン又は覆われたステント6-9を製造するための自家血管組織のような合成材料を含んでいます。ステントを被覆するために使用される理想的な移植片材料は、抗血栓性、非biodegrであるべきですadable、および過度の増殖や炎症10せずに天然の組織と統合する必要があります。ステントを被覆するために使用される移植片材料はステント移植片の治癒を促進すべきです。
ステントグラフトが広く頚動脈の擬似動脈瘤、動静脈瘻は、静脈グラフトを縮退、大動脈縮窄の治療のために使用され、巨大な脳動脈瘤の大きさです。しかし、小口径のステント移植片の開発は、ステントグラフトの展開11-14に役立つロープロファイルと柔軟性を維持する能力によって制限されます。 PUは、ロープロファイルおよび良好な柔軟性15,16を達成するための所望の形質である良好な機械的強度と弾性ポリマーです。良好なデリバリーを有することに加えて、ステントグラフトはまた、迅速な治癒および内皮化を促進すべきです。 PUは、ステント移植片は、より良い生体適合性を実証し、内皮17を強化してい覆った。研究者は持っています以前PUは内皮細胞17でそれらを播種することによりステントグラフトを覆われた内皮化しようとしました。ナノファイバーマトリックスを作成するためにPUのエレクトロスピニングは、血管移植片18,19を製造するための貴重な技術であることが示されています。天然の細胞外マトリックスの構造を模倣するナノファイバーの存在はまた、内皮細胞増殖20,21を促進することが知られています。エレクトロスピニングは、材料22の厚さを制御することができます。 PUで作られた小口径血管移植片は、表面コーティング、抗凝固剤、及び細胞増殖抑制剤としての修飾を使用して、治癒を促進するために研究されています。すべてのこれらの変更は、ホスト受け入れを媒介グラフト治癒23を促進するように設計されています。
当社グループは、動物モデル24-26で展開することができるバルーン拡張ベアメタルステントを開発しました。エレクトロポリウレタンメッシュとボールの組み合わせキューン拡張型ステントは、小口径のバルーン拡張型ステント移植片を生成することができました。現在利用可能なステント移植片のほとんどは、介入手順中に大腿動脈を介して導入されているが、わずか数商業覆われたステントは非膨張バルーン27のために必要とされるよりも大きい1フレンチサイズを導入することができます。本研究では、経皮的インターベンションの手順で標準8-9フランスのガイドカテーテルを使用して冠状動脈に送達することができるエレクトロPUの2つの層の間のバルーン拡張型ステントをカプセル化することにより、小口径血管ステントグラフトを開発しました。
Protocol
Representative Results
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 artery24,26. Various polymers have been electrospun by other groups and polyurethane has been proven biostable …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We would like to thank the Division of Engineering, Mayo Clinic for their technical support. This study was financially supported by European Regional Development Fund – FNUSA-ICRC (No. CZ.1.05/1.100/02.0123), National Institutes of Health (T32 HL007111), American Heart Association Scientist Development Grant (AHA #06-35185N), and The Grainger Innovation Fund – Grainger Foundation.
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 |
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