Os cirurgiões plásticos e os cientistas desenvolvem o substituto macio sintético do tecido com menos efeitos secundários

Uma equipe de cirurgiões plásticos e de cientistas materiais fez um avanço importante em tratar o problema clínico comum da perda macia do tecido. Inventaram um substituto macio sintético do tecido que bem fosse tolerado e incentivasse o crescimento do tecido e de vasos sanguíneos macios. Este material novo retem sua forma sem ser demasiado denso, superando desafios com enchimentos actuais do tecido que tendem a ser demasiado macios ou nao poroso bastante a deixar pilhas se mover dentro e começar regrowing o tecido. Um relatório neste trabalho aparece hoje na medicina Translational da ciência.

Dois defeitos do tecido foram criados em cada lado da pancadinha gorda inguinal. Hydrogels de 80 - e 150-Pa, e o composto de 150-Pa com o mesmo volume de 1 mL foram injectados no defeito, respectivamente. Os Hydrogels mostraram transparente visto que o composto olhou branco. Na VAGEM 42, os hydrogels e o composto integraram bem com o tecido do anfitrião. É duro diferenciar materiais injetados com o tecido do anfitrião; mesmo nós poderíamos identificar o lugar material pelos nós da sutura, que foram marcados após a injecção inicial (vista da parte superior). Quando levantados acima a pancadinha gorda inguinal do todo, nós poderíamos identificar os materiais injetados (vista da parte inferior). O composto exibiu a retenção similar da forma como o hydrogel 150-Pa na VAGEM 42, que era maior do que o hydrogel 80-Pa. Barra da escala = 10 milímetros. Crédito: Medicina da Universidade Johns Hopkins e do Johns Hopkins

Como um cirurgião plástico, eu ver os pacientes cada dia que perdem o tecido macio como a pele, a gordura e o músculo da cirurgia do cancro, do traumatismo ou das outras circunstâncias. Nossas opções são limitadas actualmente aos implantes, que são flagelados pela fibrose e pelos outros problemas, ou ao ` que pede' tecidos em outra parte dentro do corpo, que pode causar a deformidade lá também.”

Sashank Reddy, M.D., Ph.D., um instrutor no plástico e cirurgia reconstrutiva na Faculdade de Medicina da Universidade Johns Hopkins e no director médico para a tecnologia de Johns Hopkins arrisca-se

A natureza detesta um vácuo, e os defeitos macios do tecido podem contratar, deformar-se e preencher com a cicatriz. A fim reconstruir estes defeitos, nós movemos frequentemente a gordura de uma parte do corpo para outra com um processo chamado transplantação gorda. Isto não é sempre bem sucedido, porque tipicamente a metade da gordura transplantada morrerá depois que transplantou, e é frequentemente duro prever como bom estes procedimentos darão certo.”

Sacos de Justin, M.D., M.B.A., vice-presidente de operações clínicas e de um professor adjunto do plástico e cirurgia reconstrutiva na Faculdade de Medicina da Universidade Johns Hopkins

Diversos anos há, Reddy e os sacos aproximaram Hai-Quan Mao sobre desenvolver um material que poderia permitir que façam menos cirurgias invasoras para substituir tecido macio perdido. Quiseram encontrar uma maneira melhor de ajudar pacientes ao evitar alguns dos riscos de cirurgia.

Este era um problema interessante a abordar de um ponto de vista da engenharia. Tipicamente a gel-como o material que é poroso bastante para que as pilhas espalhem o interior é demasiado macio poder guardarar sua forma, e um material que possa reter sua forma quando colocado nos defeitos macios do tecido é inversamente demasiado denso para que as pilhas cresçam em. Nós realmente necessários para sintetizar um material novo que seja macio e poroso contudo resiliente - quase como o tecido gordo ou Para gelatinizar-se-o.”

Hai-Quan Mao, Ph.D., um professor da ciência de materiais e da engenharia na escola das pescadas da engenharia e da engenharia biomedicável na Faculdade de Medicina da Universidade Johns Hopkins e no director adjunto do instituto para a nanobiotecnologia em Johns Hopkins

Desde que a gordura é usada frequentemente para preencher o espaço durante procedimentos da cirurgia reconstrutiva, a equipe começou examinando a estrutura e as propriedades físicas da gordura. Usaram a gordura gorda assim como animal humana real e mediram tudo sobre ele - como o elástico ele é, como viscoso e como bouncy. Igualmente examinaram sua estrutura microscópica, que consiste nas grandes pilhas aglomeradas em torno de uma matriz fibrosa - a matriz extracelular - que empresta a forma e a estabilidade ao tecido gordo. Uma vez que tiveram aquelas medidas, começaram experimentar. Raciocinaram que o material necessário para ser seguro e tolerado bem, assim que começaram com um hydrogel assim chamado feito do ácido hialurónico, um componente natural da matriz extracelular do corpo. Mais, o ácido hialurónico é usado já em mais de 90 por cento de enchimentos cutâneos cosméticos comerciais nos Estados Unidos. Mas o hydrogel apenas não pode reter sua forma ao reter a porosidade, diz Mao; será deformado um pouco demasiado facilmente no local do reparo no corpo. Assim adicionaram um outro material ao hydrogel para ajudar a dar-lhe alguma rigidez. A equipa de investigação girou para fibras (PCL) do polycaprolactone, o mesmo material usado em alguns pontos resorbable.

“Estas fibras são aproximadamente um um-centésimas o diâmetro de um cabelo humano, mas mesmo nesse tamanho, nós soubemos que nós tivemos que limitar quanto nós nos usamos. Demasiado e o material resultante seriam demasiado grossos injectar através de uma agulha fina,” diz Russell Martin, Ph.D., um companheiro pos-doctoral na ciência de materiais e planejamento em Johns Hopkins que encabeçou este projecto. Assim quebraram as fibras nas partes curtos, misturadas lhes no hydrogel, e com uma reacção química, causada as fibras ligar-se com o hydrogel para formar o que é chamado um composto.

Para que o composto trabalhe como esperado, teve que combinar a rigidez do tecido circunvizinho, contudo seja poroso bastante para pilhas nesse tecido mover-se dentro. Assim a equipe experimentou primeiramente com as pilhas humanas do vaso sanguíneo e as células estaminais gordas laboratório-crescidas para figurar para fora que tipos das circunstâncias favoreceriam pilhas para infiltrar no composto para crescer. Compararam o hydrogel puro com o material composto novo, ambos com níveis similares de rigidez. Encontraram que as pilhas eram incapazes de penetrar o hydrogel puro, mas foram não somente as pilhas capazes de mover-se no composto, eles igualmente formaram as redes que olharam como vasos sanguíneos.

“Nós encontramos no composto que os nanofibers estiveram espalhados bem para fora e criados uma estrutura similar àquela da gordura, assim que este era realmente encorajador,” diz Reddy. Testaram então o composto injetando o sob a pele dos ratos. Durante diversas semanas, os ratos injetados com o composto desenvolveram vasos sanguíneos novos dentro do composto injetado, visto que os ratos injetados com somente hydrogel não mostraram a formação substancial do vaso sanguíneo.

Tão então a equipe quis imitar uma encenação macia do reparo do tecido com o composto para ver como bom trabalharia. Usando coelhos, removeram 1 centímetro cúbico da gordura do flanco, a seguir injectaram-no que o mesmo local com composto ou hydrogel. Este volume imita as gotas individuais da gordura que são transferidas actualmente na transplantação gorda clínica. Os resultados imitaram o que foi visto nas experiências do rato com ingrowth substancialmente melhor do tecido no composto.

“Nós somos realmente entusiasmado sobre este material como fornece uma boa fundação para outros tipos de estudos e se usa no futuro,” dizemos Reddy.

“Como um coordenador, é comum para que nós inventem algo, a seguir tenta conseguir povos usá-lo. Neste caso, a necessidade veio dos pacientes e dos cirurgiões na clínica, nós tomamo-la ao banco e agora nós estamos em nossa maneira a trazer uma solução de volta à clínica; nós temos o círculo completo quase ido,” diz Mao.

A equipe espera testar este composto nos pacientes com deficits macios do tecido dentro de um ano.