"BP som en ny enhed til kirurgi og solid cancer- og hæmatopoietisk system-tumorbehandling. Effekter af BP-implantation" (DM159)

Buckypaper (BP) er et innovativt materiale, der har tiltrukket sig opmærksomhed fra mange forskningsgrupper, der er engageret i undersøgelsen af ​​dets mulige anvendelser inden for forskellige teknologiske områder forud for menneskelige eksperimenter. Faktisk vil eksperimentet, foreløbigt udført på en dyremodel, være anvendeligt på mennesker, hvis resultaterne med hensyn til toksicitet og holdbarhed vil være behagelige.

De interessante materialeegenskaber, såsom god mekanisk styrke, elektrisk ledningsevne, lav densitet, porøsitetstilpasningsevne, er tæt forbundet med de iboende egenskaber af carbon nanorør (CNT'er), som BP er lavet af. Den høje overfladeudvikling af CNT tillader, udover at fremme deres aggregering, fremstilling af mikro- og nanoporøse membraner, der udelukker passage af kolloide partikler med en diameter større end 50 nm. Den mikroporøse struktur giver også BP en høj kapacitet til at absorbere væsker, såsom vand, hvor effekten af ​​kapillaritet trænger hurtigt ind i mesh-materialet. Dette kunne være en mulig fortolkning af den hurtige og effektive adhæsion af BP til biologiske væv observeret i vores undersøgelser af virkningerne af materialet implanteret in vivo. Bioadhæsionen af ​​BP er blevet dokumenteret i ex vivo-eksperimenter med mekanisk peeling (bænkkirurgi), udført på forhånd ved brug af som substrat, marsvin, rotter, mavemuskelfascien hos kaniner. Resultaterne viste, at den kraft, der kræves ved udstationering af BP fra organisk støtte, er meget større end den, der kræves til den konventionelle protese fremstillet af polymernetværk, der almindeligvis anvendes i brokkirurgi fastgjort med lim og biologisk protesemateriale, bioadhæsiv syntetisk, der i øjeblikket markedsføres. Baseret på disse vurderinger og baseret på det potentiale, der tilbydes af brugen af ​​BP inden for protesekirurgi, forventes fradrag, der kan fradrages af de iboende egenskaber af materialet i dette projekt, at yderligere forskning med henblik på udvikling af en ny generation af protesematerialer til brug kirurgisk-baseret BP, let implanterbar af kirurgen uden behov for suturer, grafer og/eller biologiske lime. Årsagerne er:

1. sting: de kunne stramme knudekarrene (iskæmiatrofi) eller nerverne (kroniske smerter);
2. grafer: placere blind og kan forårsage blødning eller smerte;
3. biologiske lime: stammer fra donorers plasma og kan således overføre ukendte sygdomme.

Det er stadig uvist, om BP har de passende mekaniske egenskaber til at modstå de belastninger, der opstår på bugvæggen, og under alle omstændigheder er der dokumenteret den gode bioadhæsion på levende væv og anatomiske præparater, men kun hvis det gøres fugtigt.

Af denne grund blev det besluttet at fremstille kompositmaterialer BP/polypropylen. Sådanne materialer, defineret som "koblede", vil blive opnået ved at klæbe på den glatte overflade af BP, en polymer understøtning, som giver hybridfilmen den korrekte mekaniske modstand. Et sådant system kan være genstand for yderligere ændringer. Ved at udnytte de funktionelle grupper, der er til stede eller introduceret i den krystallinske struktur af MWCNT'er og/eller på polymeren, vil det være muligt at implantere på muskel-/muskulær fascia-overfladen, kompositmaterialet, for at opnå greb. Desuden kan biologisk aktive molekyler, med funktioner antimikrobielle, anti-adhæsive, anti-inflammatoriske eller smertestillende, indføres i den krystallinske struktur af MWCNT'er for at modulere den inflammatoriske respons og inkorporeringen af ​​det implanterede materiale i det fibrøse ar.

Formålet med dette projekt er at opnå resultater, der kan lede søgningen efter den ultimative realisering af en proteseanordning til brug i abdominalkirurgi anvendelig for mennesker.

Vores forskningsgruppe foreslår, at det nuværende forskningsprogram har alle kompetencerne til at nå alle målene.

Det samler forskere med dokumenteret ekspertise og erfaring inden for forskellige områder inden for generel kirurgi og protesekirurgi af bugvæg og erfaren forsker i materialevidenskab, især af polymer karakter, også til biomedicinske anvendelser, organisk kemi og syntese af biokonjugater til udvikling af systemer med langsom frigivelse af lægemidler, karakterisering af biologiske systemer gennem teknikker til nuklear magnetisk resonans (NMR). Kirurgen i søgeenheden har faktisk i mange år været engageret både i løsningen af ​​spørgsmål relateret til kirurgiske teknikker, både i vurderingen af ​​virkningerne på den levende organisme af konventionelle protetiske materialer og innovative, i det foreslåede projekt , herunder gennem in vivo-testning, udført i henhold til en protokol, der er specielt udarbejdet og godkendt af sundhedsministeriet.

Protokollen er udarbejdet i respekt for miljøpolitikker og etiske principper for forsøg på dyremodeller i overensstemmelse med retningslinjerne fra Den Europæiske Union (86/609/EEC-Det Europæiske Økonomiske Fællesskab) og den italienske lov nr. 116/ 92.

Der vil blive udført systematiske eksperimenter i 30 New Zealand hunkaniner (R1-R30), der vejer omkring 3000 g (Harlan Laboratories). "in vivo" undersøgelserne vil handle om biokompatibiliteten og adhæsionen af ​​BP i mavearret og i udførelsen af ​​indgrebet af incisionsbrok og plastikkirurgi af lyskebrokken.

Biokompatibiliteten af ​​BP vil blive undersøgt ved hjælp af blodkemiske tests. Blodprøver på 3 ml fuldblod vil løbe til hvert dyr efter induktion af generel anæstesi, fra ørevenen, før operation med proteseimplantat og før eutanasi som angivet i tidsplanen.

Metode og teknik for eksperimentet:

Disse eksperimenter er præliminære for menneskelig brug og vil blive udført under generel anæstesi med endotracheal intubation, derefter hårfjerning, desinfektion og klargøring af det kirurgiske område. Et midtlinjesnit på ca. 10 cm navle-pubis vil blive udført, spredning af huden og subkutane lag, derefter vil der blive snittet fascieplanet, og musklerne dybt for at komme ind i peritoneumsækken. Udførelsen af ​​blodprøvetagningen falder sammen med påvisningen af ​​kropsvægten og udførelsen af ​​ultralyd af maveregionen til undersøgelse af implantatstedet på jagt efter tegn på sepsis og incisionsbrok.

Vi vil implantere denne slags nye materialer på mennesker, men før dette vil vi forsøge at studere tolerabiliteten og toksiciteten på en dyremodel, der er tegnet således: ti kaniner (herefter defineret som BPR1-BPR10) (Buckypaper Rabbit emne 1 til 10) vil modtage 2x2cm2 prøver af BP (Buckypaper) og ti kaniner vil modtage 2x2cm2 prøver af PR (polypropylen) (PRR11-PRR20) i en lomme skabt mellem muskelfascien og store muskler i bugvæggen. Hos fem kaniner (BPR21-BPR25) udføres det kirurgiske snit på den abdominale linea alba og udføres dybt for at komme ind i bughulen. Kontrolgruppen (R26-R30) skal ikke opereres.

En 2x2cm2 BP-prøve vil derefter blive indsat med den ru side mod den parietale peritoneumoverflade og den glatte og strålende overflade mod den viscerale peritoneum (BPR21-BPR25). Fem kaniner (R26-R30) vil ikke blive opereret, men vil blive brugt som kontrolgruppe. Dyrene vil blive overvåget og kontrolleret dagligt i hele den undersøgte periode for løbende at vurdere deres helbredstilstand og kropsvægt. På den 35. dag vil der blive hentet en blodprøve til undersøgelse. Til sidst vil dyrene blive aflivet under generel anæstesi.

Tilfældene BPR1-BPR10 (gruppe A) vil blive sammenlignet med PRR11-PRR20 (kontrolgruppe B) ved at sammenligne virkningerne af implantater af BP og samme størrelse i Parietene, der allerede er i brug i rekonstruktiv kirurgi hos raske mennesker. Efter indgrebet, der vil vare omkring 60 minutter fra tidspunktet for induktion, vil dyret langsomt blive vækket og derefter bragt tilbage i stuen.

På tidspunktet for aflivningen vil der blive forberedt anatomiske prøver af alle indvolde og af implantationsstedet, som skal undersøges histologisk. Histopatologiske prøver til mikroskopisk undersøgelse vil blive forberedt. Dele af BP implanteret i BPR 1-BPR 10 vil blive skåret ud med alle de omgivende fascier, dermale og muskulære væv. De samme procedurer vil blive udført, også i PRR 11-PRR 20-gruppen og BPR 21-BPR 25-gruppen. Prøverne fikseres i 10 % bufferet formalin, skæres og farves med hæmatoxylin og eosin (H&E) til histologisk observation.

Den postoperative smerte, som hos mennesket, vil være mild, og vil blive behandlet med analgetika efter teknikker, der er standardiseret hos mennesker. Det er vores erfaring, at dyrene gennemgår en proteseoperation, både forsøgs- og kontrolgruppen, behandles med profylaktisk antibiotika og smertestillende medicin umiddelbart efter operationen, og vil blive overvåget nøje.

Selvom det er i dyremodeller, forhindrer steriliteten af ​​alle de kirurgiske procedurer inflammation, ødem og sepsis og bylder og sikrer et lavt niveau af postoperativ smerte. Dagene efter det kirurgiske indgreb forventes en moderat appetit hos de opererede dyr og milde kliniske symptomer relateret til det postoperative .

Alle behandlede dyr vil blive observeret dagligt for omhyggeligt at kontrollere mængden af ​​mad, der vil blive indtaget og dermed det potentielle tab af appetit. Vil være kigge efter beviser for mulige inflammatoriske og degenerative processer, der påvirker huden i bugvæggen, symptomerne på infektion eller afvisning af protesen. Hvis vægttabet vil være for stort (f.eks. mere end 10 % af normalvægten for et dyr af samme race, samme alder og sammenlignet med kontrolgruppen), eller vil dyret vise kliniske symptomer på at lide mere end en normal postoperativ , vil blive udsat for generel anæstesi og derefter slettet.

Den analgetiske og antibiotikabehandling, der udføres i den postoperative periode, vil være som følger:

Antibiotikum: enrofloxacin 2,5 mg/kg/dag I.M. i 5-7 dage; og anti-inflammatorisk analgetikum: ketoprofen, Findol 10%, 0,3 ml/10 kg/die i.m. i 3-5 dage. Om nødvendigt vil der også blive givet tramadol, 2-4 mg/kg/dag i de første 2/3 dage efter intervention. Operationssåret vil blive tjekket dagligt.

De klinisk-kemiske parametre, der undersøges fra blodprøver på 3 ml vil være: BUN (Blood Urea Nitrogen), blodsukker, kreatinin, natrium, kalium, calcium, magnesium, albumin, total proteinæmi og blodproteinniveau, SGOT (serum glutamic oxaloeddiketransaminase). ), SGPT(serumglutamisk pyruvattransaminase), GGT(gamma-glutamyltransferase), ALP(alkalisk fosfatase) og fraktioneret bilirubin, PT(protrombintid), APTT/PTT(aktiveret partiel tromboplastintid), fibrinogen, CBC(komplet blodtælling) , lymfocytsubpopulationer, C-reaktivt protein, erytrocytsedimentationshastighed.

Vil blive udført ultralydsundersøgelse for at vurdere morfologisk protesens inkorporering, dannelse af seroma, blå mærker, bylder. Denne procedure vil blive udført under sedation og efterfulgt af kropsvægtkontrol og afhentning af en blodprøve. Den samme procedure vil blive gentaget to gange ved indgrebet og efter 35 dage ved aflivningen.