Forfecare injectabilă endoscopic - Hidrogeluri subțiri care facilitează îndepărtarea polipilor - Pang - 2019 -

Departamentul de Oftalmologie, Spitalul al nouălea al poporului, Laboratorul cheie din Shanghai de boli orbitale și oncologie oculară, Școala de medicină a Universității Jiao Tong din Shanghai, Shanghai, 200011 China

Departamentul de Inginerie Chimică și Institutul Koch pentru Cercetarea Integrativă a Cancerului, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, 02139 SUA

Institutul de Medicină Moleculară, Laboratorul Cheie de Stat pentru Oncogene și Gene înrudite, Institutul de Cancer din Shanghai, Spitalul Renji, Școala de Medicină a Universității Jiao Tong din Shanghai, Shanghai, 200127 China

Departamentul de Inginerie Chimică și Institutul Koch pentru Cercetarea Integrativă a Cancerului, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, 02139 SUA

Departamentul de Inginerie Chimică și Institutul Koch pentru Cercetarea Integrativă a Cancerului, Divizia de Medicină Comparată, Institutul de Tehnologie din Massachusetts, Cambridge, MA, 02139 SUA

Divizia de Gastroenterologie, Spitalul Brigham and Women, Harvard Medical School, Boston, MA, 02115 SUA

Departamentul de Inginerie Chimică și Institutul Koch pentru Cercetarea Integrativă a Cancerului, Harvard - Divizia MIT de Științe și Tehnologie a Sănătății, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, 02139 SUA

Divizia de Gastroenterologie, Spitalul Brigham and Women, Harvard Medical School, Boston, MA, 02115 SUA

Departamentul de Inginerie Mecanică, Institutul de Tehnologie din Massachusetts, Cambridge, MA, 02139 SUA

Departamentul de Inginerie Chimică și Institutul Koch pentru Cercetarea Integrativă a Cancerului, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, 02139 SUA

Departamentul de Inginerie Chimică și Institutul Koch pentru Cercetarea Integrativă a Cancerului, Institutul de Tehnologie din Massachusetts, Cambridge, MA, 02139 SUA

Departamentul de Inginerie Chimică și Institutul Koch pentru Cercetarea Integrativă a Cancerului, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, 02139 SUA

Departamentul de Inginerie Chimică și Institutul Koch pentru Cercetarea Integrativă a Cancerului, Institutul de Tehnologie din Massachusetts, Cambridge, MA, 02139 SUA

Departamentul de Inginerie Chimică și Institutul Koch pentru Cercetarea Integrativă a Cancerului, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, 02139 SUA

Divizia de Gastroenterologie, Spitalul Brigham and Women, Harvard Medical School, Boston, MA, 02115 SUA

Departamentul de Inginerie Mecanică, Institutul de Tehnologie din Massachusetts, Cambridge, MA, 02139 SUA

Abstract

Elevarea submucoasă, procesul de instilare a materialului în spațiul submucos pentru separarea suprafeței mucoasei și a stratului muscular mai profund, este un aspect semnificativ al rezecției endoscopice a mucoasei leziunilor mari efectuate pentru a facilita îndepărtarea leziunilor și pentru a maximiza siguranța. Injecția submucoasă, atunci când este aplicată, a fost efectuată în mod istoric cu ser fiziologic normal, deși aceasta este limitată de disiparea sa rapidă; soluțiile trebuie în mod ideal să fie ușor injectabile, biocompatibile și să ofere o pernă submucoasă de lungă durată cu o înălțime dorită. Aici, raportat este un nou set de materiale, hidrogeluri subțiri injectabile endoscopic, care îndeplinesc aceste cerințe datorită componentelor lor biocompatibile și capacității de a forma un hidrogel solid la injecție. Aceste descoperiri sunt susținute de evaluarea unui model animal mare și, în cele din urmă, demonstrează potențialul acestor hidrogeli subțiri de forfecare pentru a servi ca fluide eficiente de injecție submucoasă pentru dezvoltarea pernei. Având în vedere aceste caracteristici unice, este anticipată aplicarea lor largă în tehnicile de rezecție a mucoasei.

1. Introducere

2 Rezultate și discuții

2.1 Proiectarea și pregătirea EISH-urilor

2.2 Proprietățile reologice ale EISH-urilor

S-au efectuat măsurători pas-tulpină pentru a verifica tranziția reversibilă gel-sol a EISH-urilor. Deformarea și recuperarea EISH-urilor au fost efectuate la cicluri repetate de 3 min cu o tensiune de magnitudine mică de 0,5% și 2 min cu o tensiune de magnitudine mare de 500% oscilații la 6,3 rad s -1. După aplicarea tulpinilor alternative joase și mari, am monitorizat modulele EISH-urilor în timpul modificărilor tulpinii. Așa cum se arată în Figura 2d, gelurile au suferit o tranziție gel-sol și s-au comportat ca lichide la creșterea tensiunii oscilatorii de la 0,5% la 500%. Invers, EISH-urile au suferit rapid tranziția sol-gel și s-au recuperat imediat la modulele lor inițiale, cu scăderea tulpinii de la 500% la 0,5%. Tranziția gel-sol a fost reversibilă și toate gelurile au fost capabile să se autovindece până la starea lor inițială, fără a arăta semne că fidelitatea mecanică a fost compromisă, indiferent de câte ori au fost tăiate anterior. Aceste date demonstrează reversibilitatea robustă a proprietăților mecanice ale EISH-urilor.

2.3 Evaluarea in vitro a EISH-urilor

Am studiat apoi fezabilitatea injecției EISH-urilor utilizând un ac endoscopic standard de calibru 25 32 care este utilizat pe scară largă pentru injecția submucoasă in vivo în procedurile endoscopice (Figura 3a). Formulările reprezentative ale EISH-urilor cu o concentrație de laponită de 2 mg mL -1 ar putea fi injectate așa cum se arată în Figura 3b. Modulul de stocare a EISH-urilor cu concentrații de laponită de 2, 3 și 4 mg ml -1 a scăzut față de G′ După trecerea printr-un ac de calibru 25 cu o viteză de injecție de 0,25 ml cu -1 până la 23%, 31% și respectiv 43% (Figura 3c). Pentru a elucida capacitatea de recuperare a EISH-urilor, s-au efectuat măsurători de reologie de măturare a timpului oscilator imediat după injectare. Așa cum se arată în Figura 3d, modulul EISH-urilor cu concentrații de laponită de 2, 3 și 4 mg ml -1 a crescut cu 2,9, 2,6 și 1,9 ori în 30 de minute, respectiv. Aceste rezultate demonstrează fezabilitatea injectării de EISH și conversia rapidă a acestora într-un gel solid după injectare.

Am evaluat apoi stabilitatea EISH-urilor prin măsurarea cineticii lor de eroziune într-un mediu fiziologic. Un volum de 0,5 ml de EISH-uri a fost injectat în soluție salină și incubat în continuare la 37 ° C pentru intervale de timp predeterminate. Volumul gelurilor rămase la fiecare moment a fost înregistrat pentru a calcula cinetica eroziunii EISH-urilor. Așa cum se arată în Figura 3e, masa EISH-urilor cu concentrație de laponită de 2 mg ml -1 a rămas constantă în decurs de 1,5 ore. În timp ce masa gelurilor a scăzut la 40% cu prelungirea timpului de incubare la 2 ore, ceea ce ar putea fi explicat prin difuzia pasivă atât a laponitului, cât și a alginatului. Cu toate acestea, EISH-urile cu o concentrație mai mare de laponită de 3 mg ml-1 și-au menținut masa până la 2 ore. Interesant, EISH-urile cu o concentrație ridicată de 4 mg mL -1 s-au umflat treptat și au atins de 1,4 ori masa inițială după 2 ore de incubație. Speculăm că dispersia unui conținut ridicat de laponită de 4 mg mL -1 în soluție apoasă de alginat formează hidrogeli stabili care pot promova absorbția lor de apă. Aceste profiluri de eroziune sugerează potențialul EISH-urilor de a rezista difuziei pasive și de a obține perne submucoase relative pe termen lung.