"BP som en ny enhet for kirurgi og solid kreft- og hematopoietisk systemtumorbehandling. Effekter av BP-implantasjon" (DM159)

The Buckypaper (BP) er et innovativt materiale som har tiltrukket seg oppmerksomheten til mange forskergrupper som er engasjert i studiet av dets mulige anvendelser på ulike teknologiske felt som er foreløpig til menneskelig eksperimentering. Faktisk vil eksperimentet, foreløpig utført på dyremodell, være anvendelig for mennesker, hvis resultatene når det gjelder toksisitet og holdbarhet vil være komfortable.

De interessante materialegenskapene, som god mekanisk styrke, elektrisk ledningsevne, lav tetthet, porøsitetstilpasningsevne, er nært knyttet til de iboende egenskapene til karbon-nanorør (CNT), som BP er laget av. Den høye overflateutviklingen av CNT, i tillegg til å fremme deres aggregering, tillater fremstilling av mikro- og nanoporøse membraner som utelukker passasje av kolloidale partikler med en diameter større enn 50 nm. Den mikroporøse strukturen gir også BP høy kapasitet til å absorbere væsker, som vann, hvor effekten av kapillaritet trenger raskt inn i nettingmaterialet. Dette kan være en mulig tolkning av den raske og effektive adhesjonen av BP til biologisk vev observert i våre studier på effekten av materialet implantert in vivo. Bioadhesjonen til BP har blitt dokumentert i ex vivo-eksperimenter med mekanisk peeling (benkkirurgi), utført på forhånd ved å bruke som substrat, marsvin, rotter, magemuskelfascien til kaniner. Resultatene viste at kraften som kreves for å legge BP fra organisk støtte er mye større enn den som kreves for den konvensjonelle protesen laget av polymernettverk, vanligvis brukt i brokkkirurgi festet med lim og biologisk protesemateriale bioadhesiv syntetisk som for tiden markedsføres. Basert på disse vurderingene og basert på potensialet som tilbys av bruken av BP innen protesekirurgi, forventes fradragsberettiget av de iboende egenskapene til materialet i dette prosjektet å videre forskning for utvikling av en ny generasjon protesematerialer for bruk kirurgisk-basert BP, lett implanterbar av kirurgen uten behov for suturer, grafer og/eller biologiske lim. Årsakene er:

1. sting: de kan stramme knutekarene (iskemiatrofi) eller nervene (kronisk smerte);
2. grafer: plassering blind og kan forårsake blødning eller smerte;
3. biologiske lim: stammer fra donorers plasma og kan dermed overføre ukjente sykdommer.

Det er fortsatt ukjent om BP har de riktige mekaniske egenskapene til å tåle påkjenningene som oppstår på bukveggen og i alle fall er det dokumentert god bioadhesjon på levende vev og anatomiske preparater, men kun hvis det gjøres fuktig.

Av denne grunn ble det besluttet å fremstille komposittmaterialer BP/polypropylen. Slike materialer, definert som "koblede", vil bli oppnådd ved å feste på den glatte overflaten til BP, en polymerbærer som gir hybridfilmen den korrekte mekaniske motstanden. Et slikt system kan bli gjenstand for ytterligere endringer. Faktisk, ved å utnytte de funksjonelle gruppene som er tilstede eller introdusert i den krystallinske strukturen til MWCNT og/eller på polymeren, vil det være mulig å implantere på muskel-/muskulær fascia-overflaten, komposittmaterialet, for å oppnå grep. Videre kan biologisk aktive molekyler, med funksjoner antimikrobielle, anti-adhesive, anti-inflammatoriske eller smertestillende, introduseres i den krystallinske strukturen til MWCNTs, for å modulere den inflammatoriske responsen og inkorporeringen av det implanterte materialet i det fibrøse arret.

Målet med dette prosjektet er å oppnå resultater som kan lede søket etter den endelige realiseringen av en proteseanordning for bruk i abdominal kirurgi for mennesker.

Vår forskningsgruppe foreslår at det nåværende forskningsprogrammet har all kompetanse for å nå alle målene.

Den samler forskere med dokumentert ekspertise og erfaring innen ulike felt innen generell kirurgi og protesekirurgi av bukvegg og erfaren forsker innen materialvitenskap, spesielt av polymer natur, også for biomedisinsk bruk, organisk kjemi og syntese av biokonjugater for utvikling av slow release-systemer av medikamenter, karakterisering av biologiske systemer gjennom teknikker for kjernemagnetisk resonans (NMR). Kirurgen i søkeenheten har faktisk i mange år vært engasjert både i løsningen av spørsmål knyttet til kirurgiske teknikker, både i vurderingen av effektene på den levende organismen av konvensjonelle protesematerialer og innovative, i det foreslåtte prosjektet , inkludert gjennom in vivo-testing, utført i henhold til en protokoll spesielt utarbeidet og godkjent av Helsedepartementet.

Protokollen er utarbeidet med respekt for miljøpolitikk og etiske prinsipper for eksperimentering på dyremodeller, i samsvar med retningslinjene fra Den europeiske union (86/609/EEC-European Economic Community), og den italienske loven nr. 116/ 92.

Vil bli utført systematiske eksperimenter på 30 New Zealand hunnkaniner (R1-R30), som veier ca. 3000 g (Harlan Laboratories). "in vivo"-undersøkelsene vil dreie seg om biokompatibilitet og adhesjon av BP i magearret og i utførelse av intervensjon av snittbrokk og plastisk kirurgi av lyskebrokk.

Biokompatibiliteten til BP vil bli undersøkt ved hjelp av blodkjemiprøver. Blodprøver på 3 ml fullblod vil renne til hvert dyr etter induksjon av generell anestesi, fra ørevenen, før operasjon med proteseimplantat og før eutanasi som angitt i tidsplanen.

Metodikk og teknikk for eksperimentet:

Disse eksperimentene er preliminære for menneskelig bruk og vil bli utført under generell anestesi med endotrakeal intubasjon, deretter hårfjerning, desinfeksjon og klargjøring av operasjonsfeltet. Et midtlinjesnitt på ca. 10 cm navle-pubis vil bli utført, spredning av hud og subkutane lag, deretter vil det bli snittet fasciaplanet, og musklene dypt inn i bukhulen. Utførelsen av blodprøvetakingen sammenfaller med påvisningen av kroppsvekten og utførelsen av ultralyd av bukregionen for å studere implantatstedet på jakt etter tegn på sepsis og snittbrokk.

Vi vil implantere denne typen nye materialer på mennesker, men før dette vil vi prøve å studere tolerabiliteten og toksisiteten på en dyremodell tegnet slik: ti kaniner (heretter definert som BPR1-BPR10) (Buckypaper Rabbit emne 1 til 10) vil motta 2x2cm2 prøver av BP (Buckypaper) og ti kaniner vil motta 2x2cm2 prøver av PR (polypropylen) (PRR11-PRR20) i en lomme laget mellom muskelfascia og store muskler i bukveggen. Hos fem kaniner (BPR21-BPR25) vil det kirurgiske snittet utføres på abdominal linea alba og utføres dypt, for å gå inn i bukhulen. Kontrollgruppen (R26-R30) skal ikke opereres.

En 2x2cm2 BP-prøve vil deretter settes inn med den grove siden vendt mot den parietale peritoneumoverflaten og den glatte og briljante overflaten vendt mot den viscerale bukhinnen (BPR21-BPR25). Fem kaniner (R26-R30) vil ikke bli operert, men vil bli brukt som kontrollgruppe. Dyrene vil bli overvåket og kontrollert daglig, under hele den studerte perioden, for kontinuerlig å vurdere deres helsetilstand og kroppsvekt. På den 35. dagen vil bli hentet en blodprøve for undersøkelse. Til slutt vil dyrene bli ofret under generell anestesi.

Tilfellene BPR1-BPR10 (gruppe A) vil bli sammenlignet med PRR11-PRR20 (kontrollgruppe B) ved å sammenligne effekten av implantater av BP og samme størrelse i Parietene som allerede er i bruk i rekonstruktiv kirurgi hos friske mennesker. Etter intervensjonen, som vil vare ca. 60 minutter fra tidspunktet for induksjon, vil dyret sakte vekkes og deretter bringes tilbake til romhuset.

Ved ofringstidspunktet vil det bli utarbeidet anatomiske prøver av alle innvollene og av implantasjonsstedet, som skal studeres histologisk. Det vil bli utarbeidet histopatologiske prøver for mikroskopisk undersøkelse. Deler av BP implantert i BPR 1-BPR 10 vil bli skåret ut med alle omkringliggende fascier, dermale og muskelvev. De samme prosedyrene vil bli utført, også i PRR 11-PRR 20-gruppen og BPR 21-BPR 25-gruppen. Prøvene fikseres i 10 % bufret formalin, kuttes og farges med Haematoxylin og Eosin (H&E) for histologisk observasjon.

Den postoperative smerten, som hos mennesket, vil være mild, og vil bli behandlet med analgetika i henhold til teknikker standardisert hos mennesker. Vår erfaring er at dyrene gjennomgår protesekirurgi, både forsøks- og kontrollgruppen, vil behandles med profylaktisk antibiotika og smertestillende medisiner umiddelbart etter operasjonen, og vil bli fulgt nøye.

Selv om det er i dyremodell, forhindrer steriliteten til alle kirurgiske prosedyrer betennelse, ødem og sepsis og abscesser og sikrer et lavt nivå av postoperativ smerte. Dagene etter det kirurgiske inngrepet forventes en moderat appetitt hos de opererte dyrene og milde kliniske symptomer relatert til det postoperative .

Alle behandlede dyr vil bli observert daglig for nøye å kontrollere mengden mat som vil bli konsumert og dermed potensielt tap av appetitt. Vil være se etter bevis på mulige inflammatoriske og degenerative prosesser som påvirker huden i bukveggen, symptomene på infeksjon eller avvisning av protesen. Hvis vekttapet vil være for stort (f.eks. mer enn 10 % av normalvekten til et dyr av samme rase, samme alder og sammenlignet med kontrollgruppen), eller dyret vil vise kliniske symptomer på å lide mer enn en normal postoperativ , vil bli utsatt for generell anestesi og deretter slettet.

Den smertestillende og antibiotikabehandlingen som utføres i den postoperative perioden vil være som følger:

Antibiotikum: enrofloksacin 2,5 mg/kg/dag I.M. i 5-7 dager; og anti-inflammatorisk smertestillende middel: ketoprofen, Findol 10%, 0,3 ml/10kg/die i.m. i 3-5 dager. Om nødvendig gis også tramadol, 2-4 mg/kg/dag i de første 2/3 dagene etter intervensjon. Operasjonssåret vil bli kontrollert daglig.

De klinisk-kjemiske parametrene som undersøkes fra blodprøver på 3 ml vil være: BUN (Blood Urea Nitrogen), blodsukker, kreatinin, natrium, kalium, kalsium, magnesium, albumin, total proteinemi og blodproteinnivå, SGOT (Serum Glutamic Oxaloacetic Transaminase) ), SGPT(serumglutamisk pyruvattransaminase), GGT(gamma-glutamyltransferase), ALP(alkalisk fosfatase) og fraksjonert bilirubin, PT(protrombintid), APTT/PTT(aktivert partiell tromboplastintid), fibrinogen, CBC(komplett blodtelling) , lymfocyttsubpopulasjoner, C-reaktivt protein, erytrocyttsedimenteringshastighet.

Vil bli utført ultralydundersøkelse for å vurdere morfologisk protesens inkorporering, dannelse av serom, blåmerker, abscesser. Denne prosedyren vil bli utført under sedasjon og etterfulgt av kroppsvektkontroll og oppsamling av en blodprøve. Den samme prosedyren vil bli gjentatt to ganger ved inngrepet og etter 35 dager ved ofringen.