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[其他材料] 可生物吸收的贴剂为动脉愈合提供了新的选择

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一旦外科医生从颈动脉分叉处清除了斑块沉积物,他们通常会用贴片封闭手术部位。3该技术可最大程度地减少新内膜增生或动脉壁增厚的影响,并减少疤痕的发生。4与初级闭合相比,该贴片还允许更大的管腔直径,从而降低了再狭窄或闭塞的风险。5
当今市场上最常见的义肢贴片是由不可吸收的膨体聚四氟乙烯(ePTFE)和聚酯制成的。4这些合成贴片旨在永久性替换受损的颈动脉组织,由于其持久性,可在体内引起炎症反应。4在美国,每年大约进行100,000次CEA,医护人员需要另一种动脉贴片-理想情况下,该贴片可以支撑受损组织的愈合并最终吸收到患者体内,从而降低了慢性炎症反应的风险。6
Secant Group的研究人员致力于满足这一需求,Secant Group是下一代生物材料,结构和医用纺织品设计的开发和改造的创新者。目的是提供一种合成的,可吸收的支架,其可以在修复过程中物理地支撑受损组织,同时使炎症最小化并促进内源性再生,而无需使用生物制剂。
设计
Secant Group的研究团队在设计颈动脉贴片时考虑了多个标准。该贴剂需要是顺应性的,不可渗透的并且具有高的缝合线保持力。贴片还必须由可吸收材料制成,同时又不具有血栓形成性和非免疫性,这为团队提供了将其深厚的生物可吸收材料专业知识应用于设计的机会。
根据所选标准,该团队设计了一种复合贴片,该复合贴片由注入了甘油酯弹性体的聚乙交酯编织纺织品组成。为了创建纺织品基料,将聚乙醇酸(PGA)熔融挤出成纤维(请参见图1a),以用于纱线中以制成纺织品脚手架的基础结构(请参见图1b)。PGA提供的降解曲线与动脉再生时间表相似。
图1-通过熔融挤压PGA纤维(a)构建可生物吸收的贴剂,该纤维用于制造脚手架纺织品基础结构(b)。对该支架进行喷涂,以将PGS注入结构中,然后固化以形成不渗透的贴剂(c)。
该团队在选择满足特定条件的迭代之前,对许多不同的编织迭代进行了表征。最终的纺织品具有薄的轮廓,表现出高的柔韧性,并且表现出高的缝合线保持力。编织图案,纱线尺寸和孔隙率必须进行微调,因为每种元素都特别有助于结构的物理性质和行为。
然后使用喷涂工艺向纺织品中注入聚癸二酸甘油酯(PGS)溶液,并在真空烘箱中进行热固化以改善设备性能。PGS具有许多优势,包括创建不透血的结构,同时提供所需的物理强度和降解性能。PGS本质上也是固有的免疫调节和抗微生物剂。PGS的降解产物由天然代谢物组成,因此可以安全吸收。
通过台式测试进行优化
3 \: o0 U, R7 P5 F& D# Z
研究人员通过ASTM International和ISO标准采用的几种测试机制实现了设计优化。使用ISO 7918:2016所采用的方法测量通透性,缝合线保持力和探针破裂,而根据ASTM D1338测量贴剂柔性。研究人员还使用了一种新颖的方法和设备来表征贴片对钥匙孔的抵抗力,这是动脉贴片普遍关注的问题,动脉贴片可能会引起缝合部位的血液渗出。该团队使用扫描电子显微镜来查看和评估涂层分布,并通过热重量分析来量化涂层量。最后,使用ISO 1099 MEM提取方法评估细胞毒性,结果纯浓度下得分为0。
大型动物研究
有了补丁的最后迭代,研究人员启动了一项大型动物研究。该补丁被切成4×1.5 cm的橄榄球形状,并植入了六只杂交的约克郡家猪,其中一只接受了两个植入物,每条颈动脉中有一个。研究的最终时间是三个月。
这项研究的目的包括:1)评估贴剂的处理特性;2)使用血管造影术评估动脉直径随时间的变化;3)使用血管造影术在两个星期,一个月和三个月评估贴剂的通畅性;和4)通过组织病理学评估三个月时该贴剂的新血管形成和生物相容性。
图2-三个月时经修复的颈动脉的横截面,用Movat的五色染料(a)和平滑肌肌动蛋白(b)染色,表明修复部位的内源性再生。
研究小组在研究期间确定了一些需要改进的地方。值得注意的是,由于柔韧性的差异,补丁的橄榄球形状具有方向性。沿着贴片边缘的缝合线固位是足够的,但是在端部经历了一些撕裂(外科医生指出,这是其他材料的常规做法)。在第0天,血管造影(七个贴片中的六个)显示在近端和远端略有变窄。但是,大多数缩小(六分之五)在两周的血管造影中得以解决。由于在两周的时间点漏血,需要移植一个贴片。在四个星期时,血管造影显示六分之四的动脉扭结。研究人员认为,扭结可能是由于机械负荷从降解斑块过渡到新形成的血管组织而引起的,尚未完全成熟。在三个月时,血管造影显示出完全的动脉动脉,很难分辨出植入部位的位置。
在三个月的时间点处死动物,并在植入部位进行组织学检查。沿着斑块部位的不同位置截取颈动脉的横截面,并用莫瓦特(Movat)五色染料染色。观察到修补材料的完全吸收和血管壁的重塑以及治疗血管的重新内皮化。平滑肌肌动蛋白染色显示广泛的平滑肌细胞浸润,这表明向完全肌肉化的组织愈合。对血管腔没有不利影响,例如新内膜形成或血栓形成。
结论
总体而言,该贴片在颈动脉内膜切除术中有效,并且材料被完全吸收,支持颈动脉的内源性再生。与其他可生物降解系统不同,尽管没有任何生物制剂,但仍实现了动脉新组织形成。尽管获得了令人鼓舞的结果,但是通过将纺织品支架改变为各向同性和更柔韧,可以进一步改善贴剂的设计,这使得更容易使用贴剂。还对PGS配方进行了优化,以增加聚合物涂层的弹性。此外,减少固化时间可增加涂层的柔韧性,并提高PGA纱线的结晶度,从而减慢降解速度,从而更好地适应动脉再生。
参考文献
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