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Utilisant des barrages d'hydrogel pour éviter effectivement les adhérences postchirurgicales

Après la chirurgie dans les cavités abdominales ou pelviennes, le tissu de cicatrice souvent forme sur les garnitures intérieures de ces cavités et peut adhérer aux organes qui sont trouvés dans eux. Cette adhérence se produit dans 93% de ces patients et peut affecter les intestins, le foie, la vessie urinaire, la vésicule biliaire et les organes reproducteurs femelles. Dans jusqu'à 20% de cas d'adhérence, les complications sérieuses peuvent surgir, y compris la douleur continuelle, les problèmes de fertilité ou l'occlusion intestinale abdominaux ou pelviens. Ceci non seulement a comme conséquence la douleur et la mortalité patientes accrues mais ajoute plus de $1 milliards dans des coûts complémentaires d'hôpital seuls aux Etats-Unis.

Une méthode de lutte utilisée généralement de ce problème est d'employer les films synthétiques disponibles dans le commerce comme barrages d'adhérence. Cependant, il y a parfois des difficultés en appliquant ces films avec un degré suffisant de conformité aux surfaces irrégulières et ils peuvent également être fragiles et difficiles à traiter. Supplémentaire, il n'est pas possible d'employer les films pour des procédures de petite taille-portailes telles que le cathétérisme et les laparoscopies, et leur efficacité générale est estimée à 25%.

Par un effort de collaboration de multi-institut, que les scientifiques inclus de l'Université de Harvard et de Terasaki instituent pour l'innovation biomédicale (TIBI), une méthode a été développée pour surmonter ces défis et pour produire un barrage plus efficace d'anti-adhérence avec quelques avantages ajoutés.

Les chercheurs ont choisi la première fois un polymère appelé un hydrogel qui a été effectué avec des nanoplatelets de silicate (SNPs). Cet hydrogel était dû choisi à ses capacités de cisaillement-éclaircissement - la capacité de déformer sous la tension et rapidement puis auto-de récupérer et se mouler pour adapter l'espace désiré. Ceci lui a effectué l'idéal pour injecter ou pour pulvériser sur une surface avec la couverture complète et uniforme. Les chercheurs pouvaient également préparer ce barrage de cisaillement-éclaircissement d'hydrogel (STHB) pour solidifier sans polymérisation complémentaire ou les opérations de réticulation que d'autres hydrogels exigent. Pour éviter l'infiltration, l'adhérence et l'accroissement du tissu de cicatrice produisant des cellules, un oxyde appelé de polyéthylène de polymère (PEO), ont été compris dans le mélange d'hydrogel.

L'essai considérable a été réalisé sur des formulations variées de l'hydrogel pour optimiser sa capacité de cisaillement-éclaircissement, injectability, caractéristiques de pulvérisateur et stabilité structurelle. Des tests microscopiques d'observation ont été également effectués pour déterminer l'efficacité de PEO en évitant l'adhérence des cellules productrices de cicatrice. Les résultats ont prouvé que les formulations optimas du STHB ont expliqué les propriétés mécaniques supérieures et la prévention plus efficace de l'adhérence de cellules que des hydrogels de contrôle préparés sans SNP ou PEO.

Le modèle animal et les tests de souillure ont confirmé ces premiers résultats. Des expériences ont été entreprises sur les rats chirurgicalement blessés utilisant un STHB ou un barrage de film commercial implanté sur leurs garnitures abdominales. Après la période postopératoire normale de deux semaines, les adhérences résultantes ont été visuellement examinées et classées. La formulation de l'optimum STHB a montré l'efficacité la plus élevée en évitant l'adhérence cellulaire au-dessus du barrage de film ou des demandes de règlement négatives de contrôle (aucun barrage).

Les expériences de souillure ont jeté un oeil plus attentif à la formation de tissu de cicatrice à partir des tests d'adhérence de modèle animal. Les examens microscopiques ont indiqué que les rats sans des barrages implantés ont montré les bandes à haute teneur de la formation de tissu de cicatrice, alors que les sujets de barrage de film ont montré les bandes de qualité inférieure de tissu de cicatrice et la formulation de l'optimum STHB n'ont montré aucune formation de bande de tissu de cicatrice du tout.

Les expériences suivantes ont vérifié le biocompatibility à long terme du STHB ; c'est essentiel en obtenant la guérison postchirurgicale normale. Les résultats ont prouvé que le STHBs n'a produit aucun signe de réactions immunologiques contre elles après implantation et leur dégradation et résorption dans le fuselage était complète après une période de deux semaines.

En combinant les meilleures caractéristiques d'un barrage optimisé d'hydrogel, nous avons produit une façon efficace d'éviter les adhérences postchirurgicales. C'est sûr d'avoir un choc grand sur les patients chirurgicaux et l'industrie de la santé. »

Ali Khademhosseini, Ph.D., directeur de TIBI et Président

Source:
Journal reference:

Ruiz-Esparza, G.U., et al. (2021) Nanoengineered Shear-Thinning Hydrogel Barrier for Preventing Postoperative Adhesions. Nano-Micro Letters. doi.org/10.1007/s40820-021-00712-5.