"BP als een nieuw apparaat voor chirurgie en solide kanker en behandeling van tumoren in het hematopoëtische systeem. Effecten van BP-implantatie" (DM159)

De Buckypaper (BP) is een innovatief materiaal dat de aandacht heeft getrokken van veel onderzoeksgroepen die zich bezighouden met de studie van de mogelijke toepassingen ervan op verschillende technologische gebieden voorafgaand aan menselijke experimenten. In feite zullen de experimenten, voorlopig uitgevoerd op een diermodel, toepasbaar zijn op de mens, als de resultaten in termen van toxiciteit en duurzaamheid comfortabel zijn.

De interessante materiaaleigenschappen, zoals goede mechanische sterkte, elektrische geleidbaarheid, lage dichtheid, aanpasbare porositeit, hangen nauw samen met de intrinsieke kenmerken van koolstofnanobuisjes (CNT's), waarvan BP is gemaakt. De hoge oppervlakteontwikkeling van CNT maakt, naast het bevorderen van hun aggregatie, de bereiding mogelijk van micro- en nanoporeuze membranen die de doorgang van colloïdale deeltjes met een diameter van meer dan 50 nm uitsluiten. De microporeuze structuur geeft de BP ook een hoog vermogen om vloeistoffen, zoals water, op te nemen, waardoor het effect van capillariteit snel in het gaasmateriaal doordringt. Dit zou een mogelijke interpretatie kunnen zijn van de snelle en effectieve hechting van BP aan biologische weefsels die zijn waargenomen in onze onderzoeken naar de effecten van het in vivo geïmplanteerde materiaal. De bioadhesie van BP is gedocumenteerd in ex vivo experimenten met mechanische peeling (bankchirurgie), vooraf uitgevoerd met als substraat cavia's, ratten, de buikspierfascia van konijnen. De resultaten toonden aan dat de kracht die nodig is voor het plaatsen van BP vanaf een organische drager veel groter is dan die vereist voor de conventionele prothese gemaakt van polymeernetwerken, die gewoonlijk worden gebruikt bij herniachirurgie, gefixeerd met lijm en biologisch prothetisch materiaal van bioadhesief synthetisch materiaal dat momenteel op de markt wordt gebracht . Op basis van deze beoordelingen en op basis van het potentieel dat wordt geboden door het gebruik van BP op het gebied van prothetische chirurgie, wordt verwacht dat de intrinsieke kenmerken van het materiaal in dit project aftrekbaar zijn voor verder onderzoek voor de ontwikkeling van een nieuwe generatie prothetische materialen voor gebruik chirurgisch gebaseerde bloeddruk, gemakkelijk implanteerbaar door de chirurg zonder hechtingen, grafieken en/of biologische lijmen. De redenen zijn:

1. hechtingen: ze kunnen de knoopvaten (ischemie-atrofie) of zenuwen (chronische pijn) strakker maken;
2. grafieken: blind plaatsen en kan bloedingen of pijn veroorzaken;
3. biologische lijmen: afgeleid van het plasma van donoren en kunnen dus onbekende ziekten overdragen.

Het is nog onbekend of BP de juiste mechanische eigenschappen heeft om de spanningen die optreden op de buikwand te weerstaan ​​en in ieder geval is de goede bioadhesie op levende weefsels en anatomische preparaten gedocumenteerd, maar alleen als ze vochtig worden gemaakt.

Om deze reden werd besloten om composietmaterialen BP/polypropyleen te bereiden. Dergelijke materialen, gedefinieerd als "gekoppeld", zullen worden verkregen door hechting op het gladde oppervlak van BP, een polymere drager die de hybride film de juiste mechanische weerstand geeft. Een dergelijk systeem kan onderhevig zijn aan verdere wijzigingen. Door gebruik te maken van de functionele groepen die aanwezig zijn of geïntroduceerd zijn in de kristallijne structuur van MWCNT's en/of op het polymeer, zal het mogelijk zijn om op het oppervlak van de spier/spierfascia, het composietmateriaal, te implanteren om grip te verkrijgen. Bovendien kunnen biologisch actieve moleculen, met antimicrobiële, antikleef-, ontstekingsremmende of pijnstillende functies, in de kristallijne structuur van MWCNT's worden geïntroduceerd om de ontstekingsreactie en de opname van het geïmplanteerde materiaal in het fibreuze litteken te moduleren.

Het doel van dit project is om resultaten te verkrijgen die richting kunnen geven aan de zoektocht naar de uiteindelijke realisatie van een prothese voor gebruik bij abdominale chirurgie die toepasbaar is op mensen.

Onze onderzoeksgroep stelt voor dat het huidige onderzoeksprogramma over alle vaardigheden beschikt om alle doelstellingen te bereiken.

Het brengt onderzoekers samen met bewezen expertise en ervaring op verschillende gebieden van algemene chirurgie en prothetische chirurgie van de buikwand en ervaren wetenschapper van materiaalkunde, met name van polymere aard, ook voor biomedische toepassingen, organische chemie en synthese van bioconjugaten voor de ontwikkeling van langzame afgiftesystemen van medicijnen, karakterisering van biologische systemen door middel van technieken van nucleaire magnetische resonantie (NMR). De chirurg in de onderzoekseenheid is in feite al vele jaren betrokken bij het oplossen van problemen met betrekking tot chirurgische technieken, zowel bij het beoordelen van de effecten op het levende organisme van conventionele prothetische materialen als bij innovatieve materialen, in het voorgestelde project , onder meer door middel van in-vivotesten, uitgevoerd volgens een protocol dat speciaal is opgesteld en goedgekeurd door het ministerie van Volksgezondheid.

Het protocol is opgesteld met inachtneming van het milieubeleid en de ethische principes inzake experimenten op diermodellen, in overeenstemming met de richtlijnen van de Europese Unie (86/609/EEG-Europese Economische Gemeenschap) en de Italiaanse wet nr. 116/ 92.

Er zullen systematische experimenten worden uitgevoerd bij 30 vrouwtjeskonijnen uit Nieuw-Zeeland (R1-R30), met een gewicht van ongeveer 3000 g (Harlan Laboratories). De "in vivo" onderzoeken zullen gaan over de biocompatibiliteit en de adhesie van BP in het buiklitteken en bij het uitvoeren van de ingreep van littekenbreuk en plastische chirurgie van de liesbreuk.

De biocompatibiliteit van de BP zal worden onderzocht door middel van bloedchemietesten. Bloedmonsters van 3 ml volbloed zullen naar elk dier worden afgenomen na inductie van algehele anesthesie, uit de oorader, vóór chirurgie met prothetisch implantaat en voorafgaand aan euthanasie zoals aangegeven in het Tijdschema.

Methodologie en techniek van het experiment:

Deze experimenten zijn voorbereidend op menselijk gebruik en zullen worden uitgevoerd onder algemene anesthesie met endotracheale intubatie, vervolgens ontharing, desinfectie en voorbereiding van het chirurgische veld. Er wordt een middellijnincisie van ongeveer 10 cm navel-pubis uitgevoerd, waarbij de huid en onderhuidse lagen worden gespreid, vervolgens wordt het fasciavlak ingesneden en worden de spieren diep ingesneden om de peritoneumzak binnen te gaan. De uitvoering van de bloedafname valt samen met de detectie van het lichaamsgewicht en de uitvoering van echografie van de buikstreek voor de studie van de implantatieplaats op zoek naar tekenen van sepsis en littekenbreuk.

We zullen dit soort nieuwe wiskunde bij mensen implanteren, maar daarvoor zullen we proberen de verdraagbaarheid en toxiciteit te bestuderen op een zo getekend diermodel: tien konijnen (hierna gedefinieerd als BPR1-BPR10) (Buckypaper Rabbit onderwerp 1 tot 10) zullen ontvangen 2x2cm2 monsters van BP (Buckypaper) en tien konijnen zullen 2x2cm2 monsters van PR (polypropyleen) (PRR11-PRR20) ontvangen in een zak gemaakt tussen gespierde fascia en grote spieren van de buikwand. Bij vijf konijnen (BPR21-BPR25) wordt de chirurgische incisie uitgevoerd op de abdominale linea alba en diep uitgevoerd om de buikholte binnen te gaan. De controlegroep (R26-R30) wordt niet geopereerd.

Vervolgens wordt een 2x2cm2 BP-monster ingebracht met de ruwe kant naar het pariëtale peritoneumoppervlak en het gladde en briljante oppervlak naar het viscerale peritoneum gericht (BPR21-BPR25). Vijf konijnen (R26-R30) worden niet geopereerd maar worden als controlegroep gebruikt. De dieren zullen gedurende de gehele bestudeerde periode dagelijks worden gevolgd en gecontroleerd om hun gezondheidstoestand en lichaamsgewicht voortdurend te beoordelen. Op de 35e dag wordt er bloed afgenomen voor onderzoek. Uiteindelijk worden de dieren onder algehele narcose geofferd.

De gevallen BPR1-BPR10 (groep A) zullen worden vergeleken met de PRR11-PRR20 (controlegroep B) waarbij de effecten worden vergeleken van implantaten van BP en dezelfde grootte in Parietene die al in gebruik zijn bij reconstructieve chirurgie van gezonde mensen. Na de ingreep, die ongeveer 60 minuten duurt vanaf het moment van inleiding, wordt het dier langzaam wakker gemaakt en vervolgens weer in de kamer gebracht.

Op het moment van opoffering zullen anatomische monsters van alle ingewanden en van de implantatieplaats worden geprepareerd, om histologisch te worden bestudeerd. Histopathologische monsters voor microscopisch onderzoek zullen worden voorbereid. Delen van BP die in BPR 1-BPR 10 zijn geïmplanteerd, worden uitgesneden met alle omringende fascia, dermale en spierweefsels. Dezelfde procedures zullen worden uitgevoerd, ook in de groep PRR 11-PRR 20 en groep BPR 21-BPR 25. De monsters worden gefixeerd in 10% gebufferde formaline, gesneden en gekleurd met hematoxyline en eosine (H&E) voor histologische observatie.

De postoperatieve pijn, zoals bij de mens, zal mild zijn en zal worden behandeld met analgetica volgens technieken die bij mensen zijn gestandaardiseerd. Onze ervaring is dat de dieren die een prothetische operatie ondergaan, zowel de experimentele als de controlegroep, direct na de operatie zullen worden behandeld met profylactische antibiotica en pijnmedicatie, en nauwlettend in de gaten zullen worden gehouden.

Zelfs in een diermodel voorkomt de steriliteit van alle chirurgische ingrepen ontstekingen, oedeem en sepsis en abcessen en zorgt voor een laag niveau van postoperatieve pijn. De dagen na de chirurgische ingreep wordt een matige eetlust van de geopereerde dieren verwacht en milde klinische symptomen gerelateerd aan de postoperatieve.

Alle behandelde dieren zullen dagelijks worden geobserveerd om de hoeveelheid voedsel die zal worden geconsumeerd en dus het mogelijke verlies van eetlust zorgvuldig te controleren. Er zal gezocht worden naar bewijs van mogelijke inflammatoire en degeneratieve processen die de huid van de buikwand aantasten, de symptomen van infectie of afstoting van de prothese. Als het gewichtsverlies buitensporig is (bijv. meer dan 10% van het normale gewicht van een dier van hetzelfde ras, dezelfde leeftijd en in vergelijking met de controlegroep), of als het dier klinische symptomen vertoont van meer lijden dan normaal postoperatief , zal worden onderworpen aan algemene anesthesie en vervolgens worden verwijderd.

De analgetische en antibiotische therapie die in de postoperatieve periode wordt uitgevoerd, is als volgt:

Antibioticum: enrofloxacine 2,5 mg/kg/dag i.m. gedurende 5-7 dagen; en ontstekingsremmende analgeticum: ketoprofen, Findol 10%, 0,3 ml/10kg/die i.m. gedurende 3-5 dagen. Indien nodig wordt ook tramadol gegeven, 2-4 mg/kg/dag in de eerste 2/3 dagen na de ingreep. De operatiewond wordt dagelijks gecontroleerd.

De klinisch-chemische parameters die worden onderzocht uit bloedmonsters van 3 ml zijn: BUN (Blood Urea Nitrogen), bloedglucose, creatinine, natrium, kalium, calcium, magnesium, albumine, totale proteïnemie en bloedeiwitniveau, SGOT (Serum Glutamic Oxaloacetic Transaminase ), SGPT (Serum Glutamic PyruvateTransaminase), GGT (gammaglutamyltransferase), ALP (alkalische fosfatase) en gefractioneerd bilirubine, PT (protrombinetijd), APTT/PTT (geactiveerde partiële tromboplastinetijd), fibrinogeen, CBC-formule (volledige bloedtelling) , subpopulaties van lymfocyten, C-reactief proteïne, bezinkingssnelheid van erytrocyten.

Zal echografisch onderzoek worden uitgevoerd om de morfologische opname van de prothese, de vorming van seroom, kneuzingen, abcessen te evalueren. Deze procedure wordt uitgevoerd onder verdoving en gevolgd door een controle van het lichaamsgewicht en het afnemen van een bloedmonster. Dezelfde procedure wordt twee keer herhaald bij de ingreep en na 35 dagen bij de opoffering.