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Scaffolds de SIS-Heparina cómo barrera con potencial aplicación en la prevención de adherencias abdominales post quirúrgicas.
Alvin David Gregory
Catalina Montoya
Orlando Pinto
Nicolás Yanguma
Las adherencias abdominales postoperatorias (AAP) son bandas fibrosas formadas entre órganos y el peritoneo o entre órganos y órganos [1].
Las AAP generan complicaciones como dolor, obstrucciones intestinales e infertilidad [2].
[1]PMID: 28666687 DOI: 10.1016/j.surg.2017.05.005
[2] PMID: 23211136 DOI: 10.1016/j.ijsu.2012.11.015
Estadísticas
A pesar de los avances tecnológicos en las técnicas e instrumentos más del 95% de pacientes generan adhesiones post-quirúrgicas [3].
Pacientes que se someten a laparotomía tienen un 90% de probabilidad de formar AAP [4].
Adicionalmente, las obstrucciones intestinales presentan una mortalidad entre 3% y 30% [5].
Estas adherencias representan $1.3 billones de dolares en EE.UU [3].
[3] PMID: 31022502 DOI: 10.1016/j.ijpharm.2019.04.065
[4] PMID: 27993210 DOI: 10.1016/j.jss.2016.08.092
[5] PMID: 24581996 DOI: 10.1016/j.amjsurg.2013.10.028
Soluciones Actuales
Entre las soluciones actuales que previenen la formación de AAP encontramos las siguientes [1,3,5,6]:
- Intervenciones quirúrgicas para eliminar las adhesiones.
- Cirugías mínimamente invasivas.
- Separación mecánica de los órganos y del tejido peritoneal por medio de películas o soluciones.
- Fibrolisis por medio de soluciones.
Necesidad
Soluciones actuales
Retardan el tiempo de curación y otras generan sepsis o fugas anasomóticas [4].
Necesidad de más intervenciones quirúrgicas.
Biomaterial
Prevenir la formación de las AAP
Suplir las falencias de las soluciones actuales.
¿ Es posible sintetizar, caracterizar y modelar una barrera elaborada a partir SIS con potencial aplicación en la prevención de adherencias abdominales in vitro?
https://www.clearpassage.com/wp-content/uploads/2016/01/Adhesions-before-after.jpg
https://embedwistia-a.akamaihd.net/deliveries/0739de218fd77ea473f9438188654fd85b54c2cd.webp?image_crop_resized=480x270
Objetivos
Sintetizar, caracterizar y modelar una barrera elaborada a partir de scaffolds de SIS con potencial aplicación en la prevención de adherencias abdominales in vitro.
- Sintetizar scaffolds de SIS, adicionarles heparina y entrecruzarlos si es necesario.
- Caracterizar física, química y biológicamente el biomaterial.
- Simular el funcionamiento del componente biomaterial en el organismo con la ayuda del software COMSOL multiphysics.
-Biocompatible
- No inmunogénico
- Anti-inflamatorio
-Fácil aplicación
-Replicable
- Biodegradable (sincronizado con tiempo de curación)
- Propiedades mecanotranductoras que permite simular en mayor medida el funcionamiento del abdomen interno [7].
- Biocompatible, biodegradable, bio-absorbible [8]. Evaluados en injertos vasculares [7].
-Se ha evaluado previamente la implementación en actividades internas del cuerpo.
- Permeable, poroso. Permite el intercambio de nutrientes y conjugación con otros materiales.
[7] PMID: 24877881 DOI: 10.1016/j.jbiomech.2014.04.048
[8] DOI: 10.1088/1757-899X/612/2/022077
Effects of fabrication on the mechanics, microstructure and micromechanical environment of small intestinal submucosa scaffolds for vascular tissue engineering.
DOI: 10.1016/j.jbiomech.2014.04.048
Resultados
Formulation and Characterization of a SIS-Based Photocrosslinkable Bioink.
PMID: 30960553 PMCID: PMC6473614 DOI: 10.3390/polym11030569
Solución de solubilización
Scaffolds liofilizados
N-H: 3306
C=O: 1660
C-N,N-H: 1553 - 1240
Figura. FTIR para scaffolds de SIS
Development and characterization of a novel porous small intestine submucosa-hydroxyapatite scaffold for bone regeneration.
PMID: 28024616 DOI: 10.1016/j.msec.2016.11.113
Prueba de degradación
Figura. Degradación de scaffolds de SIS
Enzimática
Hidrolítica
1 Día
3 semanas
1 Día
Análisis Termogavimétrico
Figura. TGA para scaffolds de SIS
DOI: 10.1016/j.actbio.2009.10.048
Ecuación Medios porosos
La variación de los materiales que se utilizaran determinaran la porosidad del mismo
r4: Peritoneo
r5 + r6: Scaffolds
r1: Epidermis y Dermis
r2: Tejido adiposo
r3: Músculo
[ ] de la enzima a lo largo del tiempo
Malla seleccionada
Mayor Sensibilidad: Concentración
La síntesis del biomaterial fue exitosa y se corroboró por medio de su caracterización en FTIR.
El material cumple con el tiempo de degradación deseado por lo que no es necesario realizar entrecruzamiento
Capacidad de difusión de la enzima
Cómo trabajo futuro inmovilizar sustancia anticoagulante para inhibir la cascada de coagulación y evaluar caracteristicas biológicas.
Aproximación al área abdominal, condiciones de frontera e iniciales para simulación.
[1] Bresson Lucie, et al. Autologous peritoneal grafts permit rapid reperitonealization and prevent postoperative abdominal adhesions in an experimental rat study. Surgery, 2017, vol. 162, no 4, p. 863-870.
[2] Karaca, Turgut, et al. Effects of tamoxifen citrate on postoperative intra-abdominal adhesion in a rat model. International Journal of Surgery, 2013, vol. 11, no 1, p. 68-72.
[3] Lee, Jee Eun, et al. Oxaliplatin-loaded chemically cross-linked hydrogels for prevention of postoperative abdominal adhesion and colorectal cancer therapy. International journal of pharmaceutics, 2019, vol. 565, p. 50-58.
[4] Oh, Jaewook, et al. Recombinant human lubricin for prevention of postoperative intra-abdominal adhesions in a rat model. Journal of Surgical Research, 2017, vol. 208, p. 20-25.
[5] Lin, Heng-Fu, et al. Hypothermia decreases postoperative intra-abdominal adhesion formation. The American Journal of Surgery, 2014, vol. 208, no 3, p. 419-424.
[6] Dhall, Sandeep, et al. Viable cryopreserved umbilical tissue (vCUT) reduces post-operative adhesions in a rabbit abdominal adhesion model. Bioactive materials, 2019, vol. 4, no 1, p. 97-106.
[7]D. Sánchez-Palencia, A. D׳Amore, A. González-Mancera, W. Wagner and J. Briceño, "Effects of fabrication on the mechanics, microstructure and micromechanical environment of small intestinal submucosa scaffolds for vascular tissue engineering", ELSEVIER, 2014. .
[8] R. Zhong et al., "Novel Biodegradable Antimicrobial Composite Scaffold by Coating Type I Collagen Scaffold with Pepsin-Degraded SIS Extraction", IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 612, 2019. Available: 10.1088/1757-899x/612/2/022077.
[9] K hanna, O., Larson, J. C., Moya, M. L., Opara, E. C., Brey, E. M. Generation of Alginate Microspheres for Biomedical Applications. J. Vis. Exp. (66), e3388, doi:10.3791/3388 (2012)