"BP als neues Gerät für die Chirurgie und die Behandlung von soliden Krebserkrankungen und Tumoren des hämatopoetischen Systems. Auswirkungen der BP-Implantation" (DM159)

Das Buckypaper (BP) ist ein innovatives Material, das die Aufmerksamkeit vieler Forschungsgruppen auf sich gezogen hat, die sich mit der Untersuchung seiner möglichen Anwendungen in verschiedenen technologischen Bereichen vor dem Menschenexperiment befassen. Tatsächlich werden die vorläufig am Tiermodell durchgeführten Experimente auf den Menschen anwendbar sein, wenn die Ergebnisse in Bezug auf Toxizität und Haltbarkeit angenehm sein werden.

Die interessanten Materialeigenschaften, wie gute mechanische Festigkeit, elektrische Leitfähigkeit, geringe Dichte, anpassungsfähige Porosität, sind eng mit den intrinsischen Eigenschaften von Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) verbunden, aus denen BP hergestellt wird . Die hohe Oberflächenentwicklung von CNT ermöglicht zusätzlich zur Förderung ihrer Aggregation die Herstellung von mikro- und nanoporösen Membranen, die den Durchgang von kolloidalen Partikeln mit einem Durchmesser von mehr als 50 nm ausschließen. Die mikroporöse Struktur verleiht dem BP auch eine hohe Kapazität zur Aufnahme von Flüssigkeiten wie Wasser, für die der Effekt der Kapillarität schnell in das Maschenmaterial eindringt. Dies könnte eine mögliche Interpretation der schnellen und effektiven Adhäsion von BP an biologischem Gewebe sein, die in unseren Studien zu den Wirkungen des in vivo implantierten Materials beobachtet wurde. Die Bioadhäsion von BP wurde in Ex-vivo-Experimenten mit mechanischem Peeling (Laborchirurgie) dokumentiert, die im Voraus unter Verwendung von Meerschweinchen, Ratten und der Bauchmuskelfaszie von Kaninchen als Substrat durchgeführt wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass die Kraft, die erforderlich ist, um BP von einer organischen Unterstützung zu posten, viel größer ist als die, die für die herkömmliche Prothese aus Polymernetzwerken erforderlich ist, die üblicherweise in der Hernienchirurgie verwendet wird und mit Klebstoff und biologischem Prothesenmaterial befestigt wird, das derzeit auf dem Markt ist. Basierend auf diesen Bewertungen und basierend auf dem Potenzial, das die Verwendung von BP im Bereich der prothetischen Chirurgie bietet, wird erwartet, dass in diesem Projekt weitere Forschungen für die Entwicklung einer neuen Generation von prothetischen Materialien zum Einsatz kommen, die durch die intrinsischen Eigenschaften des Materials abziehbar sind chirurgischer BP, der vom Chirurgen leicht implantiert werden kann, ohne dass Nähte, Diagramme und / oder biologische Klebstoffe erforderlich sind . Die Gründe sind:

1. Stiche: Sie könnten die Knotengefäße (Ischämie-Atrophie) oder Nerven (chronischer Schmerz) verengen;
2. Diagramme: Blindplatzierung und kann Blutungen oder Schmerzen verursachen;
3. biologische Klebstoffe: stammen aus dem Plasma von Spendern und könnten somit unbekannte Krankheiten übertragen.

Es ist noch unbekannt, ob BP die geeigneten mechanischen Eigenschaften hat, um den Belastungen zu widerstehen, die an der Bauchdecke auftreten, und auf jeden Fall ist die gute Bioadhäsion an lebenden Geweben und anatomischen Präparaten dokumentiert, aber nur, wenn es feucht gemacht wird.

Aus diesem Grund wurde entschieden, Verbundmaterialien BP/Polypropylen herzustellen. Solche Materialien, die als "gekoppelt" bezeichnet werden, werden erhalten, indem auf die glatte Seite von BP ein Polymerträger geklebt wird, der dem Hybridfilm die richtige mechanische Beständigkeit verleiht. Ein solches System kann weiteren Änderungen unterliegen. In der Tat wird es durch Ausnutzung der vorhandenen oder in die kristalline Struktur von MWCNTs und/oder auf dem Polymer eingeführten funktionellen Gruppen möglich sein, das Verbundmaterial auf der Muskel-/Muskelfaszienoberfläche zu implantieren, um ein Greifen zu erreichen. Darüber hinaus können biologisch aktive Moleküle mit antimikrobiellen, antiadhäsiven, entzündungshemmenden oder analgetischen Funktionen in die kristalline Struktur von MWCNTs eingeführt werden, um die Entzündungsreaktion und den Einbau des implantierten Materials in die fibröse Narbe zu modulieren.

Das Ziel dieses Projekts ist es, Ergebnisse zu erhalten, die die Suche nach der endgültigen Realisierung einer am Menschen anwendbaren prothetischen Vorrichtung zur Verwendung in der Bauchchirurgie lenken können.

Unsere Forschungsgruppe schlägt vor , dass das vorliegende Forschungsprogramm über alle Fähigkeiten verfügt , um alle Ziele zu erreichen .

Es bringt Forscher mit nachgewiesener Expertise und Erfahrung auf verschiedenen Gebieten der allgemeinen Chirurgie und der prothetischen Chirurgie der Bauchdecke und erfahrene Wissenschaftler der Materialwissenschaften, insbesondere der polymeren Natur, auch für biomedizinische Anwendungen, der organischen Chemie und der Synthese von Biokonjugaten für die Entwicklung zusammen Systeme mit langsamer Freisetzung von Arzneimitteln, Charakterisierung biologischer Systeme durch Techniken der Kernspinresonanz (NMR). Der Chirurg in der Forschungseinheit beschäftigt sich seit vielen Jahren sowohl mit der Lösung von Problemen im Zusammenhang mit chirurgischen Techniken als auch mit der Bewertung der Auswirkungen herkömmlicher und innovativer Prothesenmaterialien auf den lebenden Organismus im vorgeschlagenen Projekt , einschließlich durch In-vivo-Tests, die gemäß einem speziell vom Gesundheitsministerium erstellten und genehmigten Protokoll durchgeführt werden.

Das Protokoll wurde in Übereinstimmung mit den Richtlinien der Europäischen Union (86/609/EWG-Europäische Wirtschaftsgemeinschaft) und dem italienischen Gesetz Nr. 116/ unter Beachtung der Umweltpolitik und der ethischen Grundsätze für Tierversuche erstellt. 92.

Es werden systematische Experimente an 30 neuseeländischen weiblichen Kaninchen (R1-R30) mit einem Gewicht von etwa 3000 g (Harlan Laboratories) durchgeführt. Bei den „in vivo“-Untersuchungen geht es um die Biokompatibilität und die Adhäsion von BP in der Bauchnarbe und bei der Durchführung der Narbenhernienintervention und der plastischen Leistenhernienchirurgie.

Die Biokompatibilität des BP wird mittels blutchemischer Tests untersucht. Blutproben von 3 ml Vollblut werden jedem Tier nach Einleitung der Vollnarkose, aus der Ohrvene, vor der Operation mit prothetischem Implantat und vor der Euthanasie, wie im Zeitplan angegeben, zugeführt.

Methodik und Technik des Experiments:

Diese Experimente sind für den Einsatz am Menschen vorbereitend und werden unter Vollnarkose mit endotrachealer Intubation, anschließender Haarentfernung, Desinfektion und Vorbereitung des Operationsfeldes durchgeführt. Ein Mittellinienschnitt von etwa 10 cm Nabel-Schambein wird durchgeführt, die Haut und die subkutanen Schichten werden gespreizt, dann wird die Faszienebene und die Muskeln tief eingeschnitten, um in den Peritoneumsack einzudringen. Die Durchführung der Blutentnahme erfolgt zeitgleich mit der Ermittlung des Körpergewichts und der Durchführung einer Ultraschalluntersuchung der Bauchregion zur Untersuchung der Implantationsstelle auf Anzeichen einer Sepsis und Narbenhernie.

Wir werden diese Art von neuen Materialien Menschen implantieren, aber zuvor werden wir versuchen, die Verträglichkeit und Toxizität an einem so gezeichneten Tiermodell zu untersuchen: Zehn Kaninchen (im Folgenden als BPR1-BPR10 definiert) (Buckypaper Rabbit Subjekt 1 bis 10) werden erhalten 2x2cm2-Proben von BP (Buckypaper) und zehn Kaninchen erhalten 2x2cm2-Proben von PR (Polypropylen) (PRR11-PRR20) in einer Tasche, die zwischen Muskelfaszien und großen Muskeln der Bauchwand gebildet wird. Bei fünf Kaninchen (BPR21–BPR25) wird der chirurgische Einschnitt an der abdominalen Linea alba durchgeführt und tief durchgeführt, um in die Bauchhöhle einzutreten. Die Kontrollgruppe (R26-R30) wird keiner Operation unterzogen.

Eine 2 x 2 cm2 große BP-Probe wird dann eingeführt, wobei die raue Seite zur Oberfläche des parietalen Peritoneums und die glatte und glänzende Oberfläche zum viszeralen Peritoneum zeigt (BPR21-BPR25). Fünf Kaninchen (R26-R30) werden nicht operiert, aber als Kontrollgruppe verwendet. Die Tiere werden während des gesamten untersuchten Zeitraums täglich überwacht und kontrolliert, um ihren Gesundheitszustand und ihr Körpergewicht kontinuierlich zu beurteilen. Am 35. Tag wird eine Blutprobe zur Untersuchung abgeholt. Schließlich werden die Tiere unter Vollnarkose getötet.

Die Fälle BPR1-BPR10 (Gruppe A) werden mit PRR11-PRR20 (Kontrollgruppe B) verglichen, wobei die Auswirkungen von Implantaten von BP und der gleichen Größe in Parietene verglichen werden, die bereits in der rekonstruktiven Chirurgie von gesunden Menschen verwendet werden. Nach dem Eingriff, der ab dem Zeitpunkt der Einleitung etwa 60 Minuten dauern wird, wird das Tier langsam geweckt und dann wieder in die Zimmerhaltung gebracht.

Zum Zeitpunkt der Tötung werden anatomische Proben aller Eingeweide und der Implantationsstelle präpariert, um sie histologisch zu untersuchen. Es werden histopathologische Proben für die mikroskopische Untersuchung vorbereitet. Teile des in BPR 1–BPR 10 implantierten BP werden mit allen umgebenden Faszien-, Haut- und Muskelgeweben exzidiert. Die gleichen Verfahren werden auch in den Gruppen PRR 11-PRR 20 und BPR 21-BPR 25 durchgeführt. Die Proben werden in 10 % gepuffertem Formalin fixiert, geschnitten und mit Hämatoxylin und Eosin (H&E) zur histologischen Untersuchung gefärbt.

Die postoperativen Schmerzen sind wie beim Menschen mild und werden mit Analgetika gemäß den beim Menschen standardisierten Techniken behandelt. Unserer Erfahrung nach werden die Tiere sowohl der Versuchs- als auch der Kontrollgruppe einer prothetischen Operation unterzogen, unmittelbar nach der Operation mit prophylaktischen Antibiotika und Schmerzmitteln behandelt und engmaschig überwacht.

Auch im Tiermodell verhindert die Sterilität aller chirurgischen Eingriffe Entzündungen, Ödeme, Sepsis und Abszesse und sorgt für ein geringes Maß an postoperativen Schmerzen. In den Tagen nach dem chirurgischen Eingriff wird ein mäßiger Appetit der operierten Tiere und leichte klinische Symptome im Zusammenhang mit der postoperativen Phase erwartet.

Alle behandelten Tiere werden täglich beobachtet, um die aufgenommene Futtermenge und somit den möglichen Appetitverlust sorgfältig zu kontrollieren. Gesucht werden Hinweise auf mögliche entzündliche und degenerative Prozesse der Bauchdeckenhaut, Infektionssymptome oder Prothesenabstoßung. Wenn der Gewichtsverlust übermäßig ist (z. B. mehr als 10 % des Normalgewichts eines Tieres der gleichen Rasse, des gleichen Alters und im Vergleich zur Kontrollgruppe) oder das Tier klinische Symptome zeigt, mehr als eine normale postoperative zu leiden , wird einer Vollnarkose unterzogen und dann gelöscht.

Die analgetische und antibiotische Therapie, die in der postoperativen Phase durchgeführt wird, sieht wie folgt aus:

Antibiotikum: Enrofloxacin 2,5 mg/kg/Tag i.m. für 5–7 Tage; und entzündungshemmendes Analgetikum: Ketoprofen, Findol 10 %, 0,3 ml/10 kg/Tag i.m. für 3-5 Tage. Falls erforderlich, wird auch Tramadol verabreicht, 2-4 mg/kg/Tag in den ersten 2/3 Tagen nach der Intervention. Die Operationswunde wird täglich kontrolliert.

Die klinisch-chemischen Parameter, die aus Blutproben von 3 ml untersucht werden, sind: BUN (Blood Urea Nitrogen), Blutzucker, Kreatinin, Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium, Albumin, Gesamtproteinämie und Blutproteinspiegel, SGOT (Serum Glutamic Oxalacetic Transaminase ), SGPT (Serum-Glutamat-Pyruvat-Transaminase), GGT (Gamma-Glutamyl-Transferase), ALP (alkalische Phosphatase) und fraktioniertes Bilirubin, PT (Prothrombinzeit), APTT/PTT (aktivierte partielle Thromboplastinzeit), Fibrinogen, CBC-Formel (vollständiges Blutbild). , Lymphozyten-Subpopulationen, C-reaktives Protein, Erythrozyten-Sedimentationsrate.

Es wird eine Ultraschalluntersuchung durchgeführt, um den Einbau der Prothese, die Bildung von Seromen, Blutergüssen, Abszessen morphologisch zu beurteilen. Dieses Verfahren wird unter Sedierung durchgeführt, gefolgt von einer Körpergewichtskontrolle und der Entnahme einer Blutprobe. Dasselbe Verfahren wird zweimal beim Eingriff und nach 35 Tagen bei der Tötung wiederholt.