"BP como Nuevo Dispositivo para Cirugía y Tratamiento de Tumores del Sistema Hematopoyético y Cáncer Sólido. Efectos de la Implantación de BP" (DM159)

El Buckypaper (BP) es un material innovador que ha llamado la atención de muchos grupos de investigación dedicados al estudio de sus posibles aplicaciones en diversos campos tecnológicos previos a la experimentación humana. De hecho, la experimentación, preliminarmente realizada en modelo animal, será aplicable a humanos, si los resultados en términos de toxicidad y durabilidad son cómodos.

Las interesantes propiedades del material, como buena resistencia mecánica, conductividad eléctrica, baja densidad, porosidad adaptable, están estrechamente asociadas a las características intrínsecas de los nanotubos de carbono (CNT), de los que está hecho BP . El elevado desarrollo superficial de los CNT, además de favorecer su agregación, permite la preparación de membranas micro y nanoporosas que excluyen el paso de partículas coloidales de diámetro superior a 50 nm. La estructura microporosa, además, confiere al BP una gran capacidad de absorción de líquidos, como el agua, por lo que, por efecto de la capilaridad, penetra rápidamente en el material de la malla. Esta podría ser una posible interpretación de la rápida y efectiva adhesión de BP a tejidos biológicos observada en nuestros estudios sobre los efectos del material implantado in vivo. La bioadhesión de BP ha sido documentada en experimentos ex vivo de peeling mecánico (cirugía de banco), realizados previamente utilizando como sustrato, cobayas, ratas, la fascia muscular abdominal de conejos. Los resultados mostraron que la fuerza requerida para la fijación de BP a partir de soporte orgánico es mucho mayor que la requerida para las prótesis convencionales fabricadas a partir de redes poliméricas, comúnmente utilizadas en la cirugía de hernias fijadas con pegamento y material protésico biológico bioadhesivo sintético comercializado actualmente. En base a estas valoraciones y en base al potencial que ofrece el uso de BP en el campo de la cirugía protésica, deducible por las características intrínsecas del material en este proyecto se espera seguir investigando para el desarrollo de una nueva generación de materiales protésicos para su uso BP de base quirúrgica, fácilmente implantable por el cirujano sin necesidad de suturas, gráficas y/o colas biológicas. Las razones son:

1. puntos: podrían apretar los vasos del nudo (isquemia-atrofia) o los nervios (dolor crónico);
2. gráficos: colocar a ciegas y puede causar sangrado o dolor;
3. Pegamentos biológicos: derivados del plasma de donantes y por lo tanto podrían transmitir enfermedades desconocidas.

Aún se desconoce si el BP tiene las propiedades mecánicas adecuadas para soportar los esfuerzos que se producen en la pared abdominal y en todo caso está documentada la buena bioadherencia sobre tejidos vivos y preparaciones anatómicas, pero sólo si se hace húmedo.

Por este motivo se decidió preparar materiales compuestos BP/polipropileno. Dichos materiales, definidos como "acoplados", se obtendrán adhiriendo sobre la cara lisa de BP, un soporte polimérico que confiere a la película híbrida, la correcta resistencia mecánica. Tal sistema puede estar sujeto a cambios adicionales. De hecho, aprovechando los grupos funcionales presentes o introducidos en la estructura cristalina de los MWCNT y/o en el polímero, será posible implantar en la superficie del músculo/fascia muscular el material compuesto para obtener agarre. Además, moléculas biológicamente activas, con funciones antimicrobianas, antiadherentes, antiinflamatorias o analgésicas, pueden introducirse en la estructura cristalina de los MWCNTs, para modular la respuesta inflamatoria y la incorporación del material implantado en la cicatriz fibrosa.

El objetivo de este proyecto es obtener resultados que puedan encaminar la búsqueda de la realización definitiva de un dispositivo protésico para uso en cirugía abdominal aplicable a humanos.

Nuestro Grupo de Investigación propone que el presente programa de investigación tenga todas las capacidades para lograr todos los objetivos.

Reúne a investigadores de probada especialización y experiencia en diversos campos de la Cirugía General y Cirugía Prótesis de pared abdominal y Experimentado científico de la Ciencia de los Materiales especialmente de naturaleza polimérica, también para usos biomédicos, Química Orgánica, y síntesis de bioconjugados para el desarrollo de sistemas de liberación lenta de fármacos, caracterización de sistemas biológicos mediante técnicas de resonancia magnética nuclear (RMN). El cirujano en la unidad de búsqueda, de hecho, durante muchos años se dedica tanto a la resolución de problemas relacionados con las técnicas quirúrgicas, como a la evaluación de los efectos sobre el organismo vivo de los materiales protésicos convencionales y los innovadores, en el proyecto propuesto. , incluso mediante pruebas in vivo, realizadas de acuerdo con un protocolo especialmente preparado y aprobado por el Ministerio de Salud.

El protocolo ha sido redactado respetando las políticas medioambientales y los principios éticos sobre experimentación en modelo animal, de acuerdo con las directrices de la Unión Europea (86/609/CEE-Comunidad Económica Europea), y la Ley italiana n° 116/ 92.

Se realizarán experimentos sistemáticos en 30 conejos hembra de Nueva Zelanda (R1-R30), con un peso aproximado de 3000 g (Harlan Laboratories). Las investigaciones "in vivo" serán sobre la biocompatibilidad y la adherencia de BP en la cicatriz abdominal y en la realización de la intervención de hernia incisional y cirugía plástica de la hernia inguinal.

La biocompatibilidad del BP se investigará mediante pruebas de química sanguínea. Se administrarán muestras de sangre de 3 ml de sangre entera a cada animal después de la inducción de la anestesia general, de la vena de la oreja, antes de la cirugía con implante de prótesis y antes de la eutanasia como se indica en el calendario.

Metodología y técnica del experimento:

Estos experimentos son preliminares para uso humano y se realizarán bajo anestesia general con intubación endotraqueal, luego depilación, desinfección y preparación del campo quirúrgico. Se realizará una incisión en la línea media de unos 10 cm entre ombligo y pubis, separando la piel y las capas subcutáneas, luego se incidirá el plano de la fascia y los músculos profundos para entrar en el saco peritoneal. La realización de la toma de muestra de sangre coincidente con la detección del peso corporal y la realización de ecografía de la región abdominal para el estudio del sitio del implante en busca de signos de sepsis y hernia incisional.

Implantaremos este tipo de nuevos materiales en humanos, pero antes intentaremos estudiar la tolerabilidad y la toxicidad en un modelo animal así dibujado: diez conejos (en lo sucesivo definidos como BPR1-BPR10) (Buckypaper Rabbit sujeto 1 a 10) recibirán Muestras de 2x2cm2 de BP (Buckypaper) y diez conejos recibirán muestras de 2x2cm2 de PR (polipropileno) (PRR11-PRR20) en un bolsillo creado entre la fascia muscular y los músculos grandes de la pared abdominal. En cinco conejos (BPR21-BPR25), la incisión quirúrgica se realizará en la línea alba abdominal y se realizará profundamente, para entrar en la cavidad abdominal. El grupo control (R26-R30) no se someterá a cirugía.

A continuación, se insertará una muestra de BP de 2x2cm2 con el lado rugoso hacia la superficie del peritoneo parietal y la superficie lisa y brillante hacia el peritoneo visceral (BPR21-BPR25). Cinco conejos (R26-R30) no se operarán pero se utilizarán como grupo de control. Los animales serán monitoreados y controlados diariamente, durante todo el período de estudio, con el fin de evaluar continuamente su estado de salud y peso corporal. En el día 35 se recogerá una muestra de sangre para su examen. Finalmente los animales serán sacrificados bajo anestesia general.

Se compararán los casos BPR1-BPR10 (grupo A) con los PRR11-PRR20 (grupo control B) comparando los efectos de implantes de BP y del mismo tamaño en Parietene ya en uso en cirugía reconstructiva de hombre sano. Después de la intervención, que durará unos 60 minutos desde el momento de la inducción, el animal será despertado lentamente y llevado de nuevo a la habitación de alojamiento.

En el momento del sacrificio se prepararán muestras anatómicas de todas las vísceras y del sitio de implantación, para ser estudiadas histológicamente. Se prepararán muestras histopatológicas para examen microscópico. Las porciones de BP implantadas en BPR 1-BPR 10 se extirparán con toda la fascia, los tejidos dérmicos y musculares circundantes. Se realizarán los mismos procedimientos, también en el grupo PRR 11-PRR 20 y en el grupo BPR 21-BPR 25. Las muestras se fijarán en formalina tamponada al 10 %, se cortarán y teñirán con hematoxilina y eosina (H&E) para su observación histológica.

El dolor postoperatorio, al igual que en el humano, será leve, y será tratado con analgésicos según técnicas estandarizadas en humanos. En nuestra experiencia, los animales sometidos a cirugía protésica, tanto del grupo experimental como del control, serán tratados con antibióticos profilácticos y analgésicos en el postoperatorio inmediato, y serán vigilados de cerca.

Aunque en modelo animal, la esterilidad de todo el procedimiento quirúrgico previene la inflamación, el edema y la sepsis y los abscesos y asegura un bajo nivel de dolor postoperatorio. Los días posteriores al procedimiento quirúrgico se espera un apetito moderado de los animales operados y síntomas clínicos leves relacionados con el postoperatorio.

Todos los animales tratados serán observados diariamente para controlar cuidadosamente la cantidad de comida que se consumirá y por lo tanto la posible pérdida de apetito. Se buscarán evidencias de posibles procesos inflamatorios y degenerativos que afecten a la piel de la pared abdominal, síntomas de infección o rechazo de la prótesis. Si la pérdida de peso será excesiva (por ejemplo, más del 10 % del peso normal de un animal de la misma raza, la misma edad y en comparación con el grupo de control), o el animal mostrará síntomas clínicos de sufrimiento postoperatorio superior al normal. , será sometido a anestesia general y luego eliminado.

La terapia analgésica y antibiótica realizada en el postoperatorio será la siguiente:

Antibiótico: enrofloxacina 2,5 mg/kg/día IM durante 5-7 días; y analgésico antiinflamatorio: ketoprofeno, Findol 10%, 0,3 ml/10 kg/die i.m. durante 3-5 días. Si es necesario se administrará también tramadol, 2-4 mg/kg/día en los primeros 2/3 días postintervención. La herida quirúrgica se revisará diariamente.

Los parámetros clínico-químicos examinados a partir de muestras de sangre de 3 ml serán: BUN (Nitrógeno Urea en Sangre), glucosa en sangre, creatinina, sodio, potasio, calcio, magnesio, albúmina, proteinemia total y nivel de proteína en Sangre, SGOT (Transaminasa Glutámico Oxalocética Sérica). ), SGPT (transaminasa de piruvato glutámico sérico), GGT (gamma glutamil transferasa), ALP (fosfatasa alcalina) y bilirrubina fraccionada, PT (tiempo de protrombina), APTT/PTT (tiempo de tromboplastina parcial activado), fibrinógeno, CBC (recuento sanguíneo completo) , subpoblaciones de linfocitos, proteína C reactiva, velocidad de sedimentación globular.

Se realizará ecografía para evaluar morfológicamente la incorporación de la prótesis, la formación de seroma, hematomas, abscesos. Este procedimiento se realizará bajo sedación y seguido de un control de peso corporal y la toma de una muestra de sangre. El mismo procedimiento se repetirá dos veces en la intervención ya los 35 días en el sacrificio.