"BP jako nové zařízení pro chirurgii a léčbu solidních nádorů a nádorů krvetvorného systému. Účinky implantace BP" (DM159)

Buckypaper (BP) je inovativní materiál, který upoutal pozornost mnoha výzkumných skupin zabývajících se studiem jeho možných aplikací v různých technologických oblastech před experimenty na lidech. Ve skutečnosti bude experiment, předběžně prováděný na zvířecím modelu, aplikovatelný na člověka, pokud výsledky z hlediska toxicity a trvanlivosti budou pohodlné.

Zajímavé vlastnosti materiálu, jako je dobrá mechanická pevnost, elektrická vodivost, nízká hustota, přizpůsobivost poréznosti, jsou úzce spojeny s vnitřními vlastnostmi uhlíkových nanotrubic (CNT), ze kterých je BP vyroben. Vysoký povrchový vývoj CNT, kromě podpory jejich agregace, umožňuje přípravu mikro- a nano-porézních membrán, které vylučují průchod koloidních částic o průměru větším než 50 nm. Mikroporézní struktura také dává BP vysokou kapacitu absorbovat kapaliny, jako je voda, u které efekt vzlínání rychle proniká do síťovaného materiálu. To by mohla být možná interpretace rychlé a účinné adheze BP k biologickým tkáním pozorované v našich studiích o účincích materiálu implantovaného in vivo. Bioadheze BP byla dokumentována v ex vivo experimentech mechanického peelingu (chirurgie na lavici), provedených předem za použití jako substrátu, morčete, krys, abdominální svalové fascie králíků. Výsledky ukázaly, že síla potřebná k vytvoření BP z organické podpory je mnohem větší než síla potřebná pro konvenční protézy vyrobené z polymerních sítí, běžně používané v chirurgii kýly fixované lepidlem a biologickým protetickým materiálem bioadhezivním syntetickým, který je v současné době na trhu. Na základě těchto hodnocení a na základě potenciálu, který nabízí použití BP v oblasti protetické chirurgie, odčitatelné od vnitřních vlastností materiálu v tomto projektu, se očekává další výzkum pro vývoj nové generace protetických materiálů pro použití chirurgický BP, snadno implantovatelný chirurgem bez potřeby stehů, grafů a/nebo biologických lepidel. Důvody jsou:

1. stehy: mohly by stáhnout uzlové cévy (ischemie-atrofie) nebo nervy (chronická bolest);
2. grafy: umístění slepé a může způsobit krvácení nebo bolest;
3. biologická lepidla: pocházejí z plazmy dárců a mohou tak přenášet neznámé nemoci.

Dosud není známo, zda má BP vhodné mechanické vlastnosti, aby odolal namáhání, ke kterému dochází na břišní stěně, a v každém případě je dokumentována dobrá bioadheze na živé tkáně a anatomické preparáty, ale pouze pokud je vyrobena vlhká.

Z tohoto důvodu bylo rozhodnuto připravit kompozitní materiály BP/polypropylen. Takové materiály, definované jako "spojené", budou získány přilnutím na hladký povrch BP, polymerního nosiče, který hybridnímu filmu propůjčuje správnou mechanickou odolnost. Takový systém může podléhat dalším změnám. Využitím funkčních skupin přítomných nebo zavedených do krystalické struktury MWCNT a/nebo na polymeru bude skutečně možné implantovat na povrch svalu/svalové fascie, kompozitní materiál, pro získání uchopení. Kromě toho lze do krystalické struktury MWCNT zavést biologicky aktivní molekuly s antimikrobiálními, antiadhezivními, protizánětlivými nebo analgetickými funkcemi pro modulaci zánětlivé reakce a začlenění implantovaného materiálu do fibrózní jizvy.

Cílem tohoto projektu je získat výsledky, které mohou nasměrovat hledání konečné realizace protetického zařízení pro použití v břišní chirurgii aplikovatelné na člověka.

Naše výzkumná skupina navrhuje, aby současný výzkumný program měl všechny dovednosti k dosažení všech cílů.

Sdružuje výzkumníky s prokázanými odbornými znalostmi a zkušenostmi v různých oblastech všeobecné chirurgie a protetické chirurgie břišní stěny a zkušeného vědce v oboru materiálových věd, zejména polymerní povahy, také pro biomedicínské použití, organickou chemii a syntézu bio-konjugátů pro vývoj systémy s pomalým uvolňováním léčiv, charakterizace biologických systémů pomocí technik nukleární magnetické rezonance (NMR). Chirurg na jednotce vyhledávání se ve skutečnosti již řadu let zabývá jak řešením problémů souvisejících s operačními technikami, tak hodnocením vlivu konvenčních protetických materiálů na živý organismus, tak inovativními v navrhovaném projektu. , včetně testování in vivo, prováděného podle protokolu speciálně připraveného a schváleného ministerstvem zdravotnictví.

Protokol byl vypracován s ohledem na politiku životního prostředí a etické zásady pro experimentování na zvířecím modelu v souladu s pokyny Evropské unie (86/609/EHS-Evropské hospodářské společenství) a italským zákonem č. 116/ 92.

Budou provedeny systematické experimenty na 30 novozélandských králičích samicích (R1-R30), o hmotnosti asi 3000 g (Harlan Laboratories). Vyšetření "in vivo" se bude týkat biokompatibility a adheze BP v břišní jizvě a provádění intervence incizní kýly a plastické chirurgie tříselné kýly.

Biokompatibilita BP bude zkoumána pomocí krevních chemických testů. Každému zvířeti po navození celkové anestezie, z ušní žíly, před operací s protetickým implantátem a před eutanazií, jak je uvedeno v Časovém rozvrhu, proběhnou vzorky krve o objemu 3 ml plné krve.

Metodika a technika experimentu:

Tyto experimenty jsou předběžné pro použití u lidí a budou prováděny v celkové anestezii s endotracheální intubací, poté odstraněním chloupků, dezinfekcí a přípravou operačního pole. Bude provedena incize ve střední linii asi 10 cm pupek-stydká, roztažení kůže a podkožních vrstev, poté bude naříznuta rovina fascie a svaly hluboko pro vstup do peritoneálního vaku. Provedení odběru krve se shoduje s detekcí tělesné hmotnosti a provedením ultrazvuku břišní oblasti pro studium místa implantátu při hledání známek sepse a incizní kýly.

Tento druh nových materiálů implantujeme lidem, ale předtím se pokusíme studovat snášenlivost a toxicitu na takto nakresleném zvířecím modelu: deset králíků (dále definovaných jako BPR1-BPR10) (Buckypaper Rabbit subjekt 1 až 10) obdrží Vzorky 2x2cm2 BP (Buckypaper) a deset králíků obdrží 2x2cm2 vzorky PR (polypropylen) (PRR11-PRR20) do kapsy vytvořené mezi svalovou fascií a velkými svaly břišní stěny. U pěti králíků (BPR21-BPR25) bude chirurgický řez proveden na břišní linea alba a provede se hluboko, aby vstoupil do břišní dutiny. Kontrolní skupina (R26-R30) nepodstoupí operaci.

Poté bude vložen vzorek BP o velikosti 2 x 2 cm2 tak, aby drsná strana směřovala k povrchu parietálního pobřišnice a hladký a lesklý povrch směřoval k viscerálnímu pobřišnici (BPR21-BPR25). Pět králíků (R26-R30) nebude operováno, ale bude použito jako kontrolní skupina. Zvířata budou sledována a kontrolována denně, po celou dobu sledovaného období, za účelem průběžného hodnocení jejich zdravotního stavu a tělesné hmotnosti. 35. den bude odebrán vzorek krve k vyšetření. Nakonec budou zvířata utracena v celkové anestezii.

Případy BPR1-BPR10 (skupina A) budou porovnány s PRR11-PRR20 (kontrolní skupina B) při porovnání účinků implantátů BP a stejné velikosti v Parietene, které se již používají v rekonstrukční chirurgii zdravého muže. Po zákroku, který bude trvat asi 60 minut od doby indukce, bude zvíře pomalu probuzeno a poté přeneseno zpět do pokojového ustájení.

V době usmrcení budou připraveny anatomické vzorky všech vnitřností a místa implantace, které budou histologicky studovány. Budou připraveny histopatologické vzorky pro mikroskopické vyšetření. Části BP implantované do BPR 1-BPR 10 budou vyříznuty se všemi okolními fasciemi, dermálními a svalovými tkáněmi. Stejné postupy budou provedeny také ve skupině PRR 11-PRR 20 a skupině BPR 21-BPR 25. Vzorky budou fixovány v 10% pufrovaném formalínu, nařezány a obarveny hematoxylinem a eosinem (H&E) pro histologické pozorování.

Pooperační bolest, stejně jako u člověka, bude mírná a bude léčena analgetiky podle technik standardizovaných u lidí. Z našich zkušeností vyplývá, že zvířata podstoupí protetickou operaci, jak experimentální, tak kontrolní skupina, budou bezprostředně po operaci léčena profylaktickými antibiotiky a léky proti bolesti a budou pečlivě sledována.

I když na zvířecím modelu, sterilita všech chirurgických zákroků zabraňuje zánětu, otoku a sepsi a abscesům a zajišťuje nízkou úroveň pooperační bolesti. Dny po chirurgickém zákroku se očekává mírná chuť k jídlu u operovaných zvířat a mírné klinické příznaky související s pooperačním obdobím.

Všechna léčená zvířata budou denně pozorována, aby se pečlivě kontrolovalo množství potravy, které bude zkonzumováno, a tím i potenciální ztráta chuti k jídlu. Budou se hledat známky možných zánětlivých a degenerativních procesů postihujících kůži břišní stěny, příznaky infekce nebo odmítnutí protézy. Pokud bude úbytek hmotnosti nadměrný (např. více než 10 % normální hmotnosti zvířete stejné rasy, stejného věku a ve srovnání s kontrolní skupinou), nebo bude zvíře vykazovat klinické příznaky utrpení více než normální pooperační , bude podroben celkové anestezii a následně vymazán.

Analgetická a antibiotická terapie prováděná v pooperačním období bude následující:

Antibiotikum: enrofloxacin 2,5 mg/kg/den I.M. po dobu 5-7 dnů; a protizánětlivé analgetikum: ketoprofen, Findol 10%, 0,3 ml/10 kg/die i.m. po dobu 3-5 dnů. V případě potřeby bude podáván také tramadol, 2-4 mg/kg/den v prvních 2/3 dnech po intervenci. Operační rána bude denně kontrolována.

Klinicko-chemické parametry vyšetřované z krevních vzorků o objemu 3 ml budou: BUN (Blood Urea Nitrogen), krevní glukóza, kreatinin, sodík, draslík, vápník, hořčík, albumin, celková proteinémie a hladina krevního proteinu, SGOT (Serum Glutamic Oxaloacetic Transaminase ), SGPT (sérová glutamová pyruváttransamináza), GGT (gama glutamyl transferáza), ALP (alkalická fosfatáza) a frakcionovaný bilirubin, PT (protrombinový čas), APTT/PTT (aktivovaný parciální tromboplastinový čas), fibrinogen, CBC (kompletní krevní obraz) , subpopulace lymfocytů, C-reaktivní protein, rychlost sedimentace erytrocytů.

Bude provedeno ultrazvukové vyšetření k morfologickému zhodnocení zabudování protézy, tvorby seromu, modřin, abscesů. Tento postup bude proveden pod sedací a bude následovat kontrola tělesné hmotnosti a odběr vzorku krve. Stejný postup se opakuje dvakrát při intervenci a po 35 dnech při usmrcení.