"BP som en ny anordning för kirurgi och behandling av solida cancer- och hematopoietiska systemtumörer. Effekter av BP-implantation" (DM159)

The Buckypaper (BP) är ett innovativt material som har uppmärksammats av många forskargrupper som är engagerade i studier av dess möjliga tillämpningar inom olika tekniska områden som är preliminära till mänskliga experiment. I själva verket kommer experimentet, preliminärt utfört på djurmodell, att vara tillämpligt på människor, om resultaten i termer av toxicitet och hållbarhet kommer att vara bekväma.

De intressanta materialegenskaperna, såsom god mekanisk hållfasthet, elektrisk ledningsförmåga, låg densitet, porositetsanpassningsbar, är nära förknippade med de inneboende egenskaperna hos kolnanorör (CNT), som BP är gjord av. Den höga ytutvecklingen av CNT, förutom att främja deras aggregering, tillåter framställning av mikro- och nanoporösa membran som utesluter passage av kolloidala partiklar med en diameter större än 50 nm. Den mikroporösa strukturen ger också BP hög kapacitet att absorbera vätskor, såsom vatten, för vilken effekten av kapilläritet penetrerar snabbt i nätmaterialet. Detta kan vara en möjlig tolkning av den snabba och effektiva vidhäftningen av BP till biologiska vävnader som observerats i våra studier på effekterna av materialet som implanterats in vivo. Bioadhesionen av BP har dokumenterats i ex vivo-experiment med mekanisk peeling (bänkkirurgi), utförd i förväg med användning av som substrat, marsvin, råttor, bukmuskelfascia hos kaniner. Resultaten visade att kraften som krävs för att lägga ut BP från organiskt stöd är mycket större än vad som krävs för den konventionella protesen gjord av polymernätverk, som vanligtvis används vid bråckkirurgi fixerad med lim och biologiskt protesmaterial bioadhesiv syntetiskt som för närvarande marknadsförs. Baserat på dessa bedömningar och baserat på potentialen som erbjuds av användningen av BP inom området för proteskirurgi, förväntas dra av materialets inneboende egenskaper i detta projekt att ytterligare forskning för utveckling av en ny generation av protesmaterial för användning kirurgiskt baserad BP, lätt implanterbar av kirurgen utan behov av suturer, grafer och/eller biologiska lim. Skälen är:

1. stygn: de kan dra åt knutkärlen (ischemiatrofi) eller nerverna (kronisk smärta);
2. grafer: placera blind och kan orsaka blödning eller smärta;
3. biologiska lim: härrör från donatorernas plasma och kan därför överföra okända sjukdomar.

Det är fortfarande okänt om BP har lämpliga mekaniska egenskaper för att motstå de påfrestningar som uppstår på bukväggen och i alla fall dokumenteras den goda biovidhäftningen på levande vävnader och anatomiska preparat, men endast om den görs fuktig.

Av denna anledning beslutades att framställa kompositmaterial BP/polypropen. Sådana material, definierade som "kopplade", kommer att erhållas genom att fästa på den släta ytan av BP, ett polymert underlag som ger hybridfilmen den korrekta mekaniska resistansen. Ett sådant system kan bli föremål för ytterligare ändringar. Genom att utnyttja de funktionella grupper som finns närvarande eller introduceras i den kristallina strukturen av MWCNTs och/eller på polymeren, kommer det att vara möjligt att implantera på muskel/muskulär fascia-yta, kompositmaterialet, för att få grepp. Dessutom kan biologiskt aktiva molekyler, med funktioner antimikrobiella, anti-adhesiva, antiinflammatoriska eller smärtstillande, införas i den kristallina strukturen av MWCNTs, för att modulera det inflammatoriska svaret och införlivandet av det implanterade materialet i det fibrösa ärret.

Syftet med detta projekt är att erhålla resultat som kan styra sökandet efter det ultimata förverkligandet av en protesanordning för användning vid bukkirurgi för människor.

Vår forskargrupp föreslår att det nuvarande forskningsprogrammet har all kompetens för att uppnå alla mål.

Den samlar forskare med beprövad expertis och erfarenhet inom olika områden av allmän kirurgi och proteskirurgi av bukvägg och erfaren forskare inom materialvetenskap, särskilt av polymer natur, även för biomedicinskt bruk, organisk kemi och syntes av biokonjugat för utveckling av system för långsam frisättning av läkemedel, karakterisering av biologiska system genom tekniker för kärnmagnetisk resonans (NMR). Kirurgen i sökenheten har faktiskt under många år varit engagerad både i lösningen av frågor relaterade till kirurgiska tekniker, både i bedömningen av effekterna på den levande organismen av konventionella protesmaterial och innovativa, i det föreslagna projektet , inklusive genom in vivo-testning, utförd enligt ett protokoll som är speciellt utarbetat och godkänt av hälsoministeriet.

Protokollet har upprättats med respekt för miljöpolitik och etiska principer för experiment på djurmodeller, i enlighet med Europeiska unionens riktlinjer (86/609/EEG-Europeiska ekonomiska gemenskapen), och den italienska lagen nr 116/ 92.

Kommer att genomföras systematiska experiment i 30 Nya Zeeland honkaniner (R1-R30), som väger ca 3000 g (Harlan Laboratories). Undersökningarna "in vivo" kommer att handla om biokompatibiliteten och vidhäftningen av BP i bukärret och vid utförande av ingrepp av snittbråck och plastikkirurgi av inguinalbråck.

Biokompatibiliteten hos BP kommer att undersökas med hjälp av blodkemiska tester. Blodprover på 3 ml helblod kommer att rinna till varje djur efter induktion av allmän anestesi, från öronvenen, före operation med protesimplantat och före dödshjälp som anges i Tidsschemat.

Metod och teknik för experimentet:

Dessa experiment är preliminära för mänsklig användning och kommer att utföras under generell anestesi med endotrakeal intubation, sedan hårborttagning, desinfektion och förberedelse av operationsområdet. Ett mittlinjesnitt på ca 10 cm navel-pubis kommer att utföras, splaying av huden och subkutana skikt, sedan kommer att snittas fasciaplanet och musklerna djupt för att komma in i buksäcken. Utförandet av blodprovet sammanfaller med detekteringen av kroppsvikten och utförandet av ultraljud av bukregionen för att studera implantatstället i jakt på tecken på sepsis och snittbråck.

Vi kommer att implantera den här typen av nytt material på människor, men innan detta kommer vi att försöka studera tolerabiliteten och toxiciteten på en djurmodell som ritats så: tio kaniner (nedan definierade som BPR1-BPR10) (Buckypaper Rabbit ämne 1 till 10) kommer att få 2x2cm2 prover av BP (Buckypaper) och tio kaniner kommer att få 2x2cm2 prover av PR (polypropen) (PRR11-PRR20) i en ficka skapad mellan muskelfascia och stora muskler i bukväggen. Hos fem kaniner (BPR21-BPR25) kommer det kirurgiska snittet att utföras på buken linea alba och utföras djupt för att komma in i bukhålan. Kontrollgruppen (R26-R30) kommer inte att genomgå operation.

Ett 2x2cm2 BP-prov kommer sedan att infogas med den grova sidan vänd mot parietal bukhinnan och den släta och briljanta ytan vänd mot den viscerala bukhinnan (BPR21-BPR25). Fem kaniner (R26-R30) kommer inte att opereras utan kommer att användas som kontrollgrupp. Djuren kommer att övervakas och kontrolleras dagligen, under hela den studerade perioden, för att kontinuerligt bedöma deras hälsotillstånd och kroppsvikt. På den 35:e dagen kommer att hämtas ett blodprov för undersökning. Slutligen kommer djuren att offras under allmän narkos.

Fallen BPR1-BPR10 (grupp A) kommer att jämföras med PRR11-PRR20 (kontrollgrupp B) genom att jämföra effekterna av implantat av BP och samma storlek i Parietene som redan används vid rekonstruktiv kirurgi hos frisk man. Efter ingreppet, som kommer att pågå i cirka 60 minuter från induktionstillfället, kommer djuret långsamt att väckas och sedan föras tillbaka till rummet.

Vid tidpunkten för avlivning kommer anatomiska prover av alla inälvor och av implantationsstället att förberedas för att studeras histologiskt. Histopatologiska prover för mikroskopisk undersökning kommer att förberedas. Delar av BP som implanteras i BPR 1-BPR 10 kommer att skäras ut med all omgivande fascia, dermal och muskelvävnad. Samma procedurer kommer att utföras, även i gruppen PRR 11-PRR 20 och BPR 21-BPR 25. Proverna fixeras i 10 % buffrat formalin, skärs och färgas med Haematoxylin och Eosin (H&E) för histologisk observation.

Den postoperativa smärtan, som hos människan, kommer att vara mild och kommer att behandlas med smärtstillande medel enligt tekniker som är standardiserade för människor. Vår erfarenhet är att djuren genomgår proteskirurgi, både experiment- och kontrollgruppen, kommer att behandlas med profylaktisk antibiotika och smärtstillande medicin omedelbart efter operationen och kommer att övervakas noga.

Även om det är i djurmodell, förhindrar steriliteten av alla kirurgiska ingrepp inflammation, ödem och sepsis och abscesser och säkerställer en låg nivå av postoperativ smärta. Dagarna efter det kirurgiska ingreppet förväntas en måttlig aptit hos de opererade djuren och milda kliniska symtom relaterade till den postoperativa .

Alla behandlade djur kommer att observeras dagligen för att noggrant kontrollera mängden mat som kommer att konsumeras och därmed den potentiella aptitförlusten. Kommer att leta efter bevis på möjliga inflammatoriska och degenerativa processer som påverkar huden i bukväggen, symtom på infektion eller avstötning av protesen. Om viktminskningen kommer att vara överdriven (t.ex. mer än 10 % av normalvikten för ett djur av samma ras, samma ålder och i jämförelse med kontrollgruppen), eller kommer djuret att visa kliniska symptom på att lida mer än en normal postoperativ , kommer att utsättas för generell anestesi och sedan raderas.

Den smärtstillande och antibiotikabehandling som utförs under den postoperativa perioden kommer att vara som följer:

Antibiotikum: enrofloxacin 2,5 mg/kg/dag I.M. i 5-7 dagar; och antiinflammatoriskt smärtstillande medel: ketoprofen, Findol 10%, 0,3 ml/10 kg/dö i.m. i 3-5 dagar. Vid behov ges även tramadol, 2-4 mg/kg/dag under de första 2/3 dagarna efter intervention. Operationssåret kommer att kontrolleras dagligen.

De kliniskt-kemiska parametrarna som undersöks från blodprover på 3 ml kommer att vara: BUN (Blood Urea Nitrogen), blodglukos, kreatinin, natrium, kalium, kalcium, magnesium, albumin, total proteinemi och blodproteinnivå, SGOT (Serum Glutamic Oxaloacetic Transaminase ), SGPT(serumglutaminpyruvattransaminas), GGT(gamma-glutamyltransferas), ALP(alkaliskt fosfatas) och fraktionerat bilirubin, PT(protrombintid), APTT/PTT(aktiverad partiell tromboplastintid), fibrinogen, CBC(komplett blodräkning) , lymfocytsubpopulationer, C-reaktivt protein, erytrocytsedimentationshastighet.

Kommer att utföras ultraljudsundersökning för att morfologiskt utvärdera protesens inkorporering, bildning av serom, blåmärken, bölder. Denna procedur kommer att utföras under sedering och följs av kroppsviktskontroll och upptagning av ett blodprov. Samma procedur kommer att upprepas två gånger vid ingreppet och efter 35 dagar vid offret.