Pesquisadores criam enxerto vascular não poroso e biodegradável

Pesquisadores criam enxerto vascular não poroso e biodegradável

Em um estudo recentemente publicado em Materiais avançados Uma equipe de pesquisadores desenvolveu um novo enxerto vascular biodegradável de pequeno diâmetro que suporta a formação de estruturas contendo elastina na íntima-média, o que é importante para o funcionamento normal da artéria.

Lernen: Schnelle Regeneration einer Neoarterie mit elastischen Lamellen. Bildquelle: Christoph Burgstedt/Shutterstock

fundo

Danos arteriais causados ​​por doenças como a aterosclerose grave podem levar ao infarto do miocárdio e à morte. Embora os transplantes vasculares autólogos de artérias radiais, artérias mamárias internas ou veias safenas sejam ideais, pacientes com doenças prévias recorrem frequentemente a transplantes sintéticos.

Os enxertos sintéticos comercialmente disponíveis feitos de materiais como o politetrafluoroetileno apresentam problemas como obstrução por longos períodos devido a coágulos sanguíneos e reestenose. A regeneração arterial também é inibida devido à natureza não biodegradável destes enxertos.

Os enxertos vasculares biodegradáveis ​​têm a vantagem de aumentar a permeabilidade e facilitar a proliferação de células musculares lisas (SMC), a formação endotelial e a deposição de proteínas da matriz extracelular (MEC), como colágeno e elastina. No entanto, o desempenho a longo prazo destes enxertos é comprometido pela regeneração espacial inadequada e organização das fibras de elastina, levando ao arranjo inadequado de células endoteliais e SMCs.

Sobre estudar

No presente estudo, os pesquisadores usaram uma combinação de tropoelastina (TE), uma proteína da MEC produzida naturalmente e usada pelas células elastogênicas para produzir elastina, e sebacato de poliglicerol (PGS), um material biodegradável e altamente elástico, para criar um enxerto vascular biodegradável e não poroso.

O andaime TE-PGS foi construído por eletrofiação para imitar a estrutura natural da fibra arterial e estabilizado termicamente a 160 ° C por 16 horas. A microscopia multifotônica foi usada para examinar a estrutura estabilizada pelo calor e examinar as microestruturas TE e PGS. A conformação química do andaime antes e depois da estabilização térmica foi comparada usando refletância total atenuada por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR-ATR).

Ensaios de tração foram realizados para determinar propriedades mecânicas como resistência à tração, módulo de elasticidade, alongamento na ruptura e curva tensão-deformação. A estabilidade mecânica e a viscoelasticidade foram avaliadas submetendo o andaime a um teste de fluência a uma carga de 0,1 MPa por 500 minutos. Além disso, a integridade estrutural e a estabilidade das dimensões do andaime foram testadas através da imersão do andaime em solução salina tamponada com fosfato a 37 °C. A estabilidade a longo prazo foi determinada com base em observações de mudança de massa ao longo de 154 dias após a imersão.

Os andaimes foram cultivados com fibroblastos dérmicos humanos para determinar a citocompatibilidade in vitro, enquanto a compatibilidade in vivo foi medida implantando subcutaneamente o andaime em camundongos e realizando exames histológicos em duas e quatro semanas.

Células musculares lisas da artéria coronária humana (HCASMCs) e células endoteliais da veia umbilical humana (HUVECs) foram cultivadas na estrutura. Os marcadores funcionais e a proliferação foram examinados para determinar se estes suportes funcionariam com sucesso como enxertos vasculares.

Os andaimes TE-PGS foram usados ​​para fabricar enxertos vasculares com diâmetros de 0,7, 1 e 1,5 mm e diferentes espessuras de parede, e a pressão de ruptura, o ângulo de flambagem e as propriedades de retenção de sutura desses enxertos foram testados. A trombogenicidade dos enxertos foi testada antes de serem implantados na aorta abdominal infrarrenal de camundongos durante oito meses.

A degradação do enxerto foi monitorada utilizando coloração de imunofluorescência para macrófagos. A distribuição de elastina, colágeno, SMCs e células endoteliais também foi examinada, e as lamelas elásticas regeneradas na íntima-média foram comparadas com as de um camundongo nativo.

Resultados

Os resultados mostraram que a estrutura TE50 (proporção TE:PGS 50:50) era mecanicamente estável e biocompatível para uso como enxerto vascular e não era altamente suscetível à trombose. Apoiou a proliferação de HUVEC e HCASMC e a expressão de marcadores proteicos funcionais.

Além disso, a natureza não porosa da estrutura TE50 estimulou a formação de fibras de elastina e colágeno estruturalmente apropriadas na íntima-média e na adventícia, respectivamente. Os experimentos de implantação em camundongos mostraram que após oito meses a estrutura estava completamente degradada, uma neoartéria se formou e foi detectado colágeno maduro na adventícia.

As lamelas elásticas foram cercadas por SMCs de actina + e smoothelina + de músculo liso alfa em forma de fuso e circunferencialmente alinhadas dentro de oito semanas, em comparação com os oito meses necessários para a formação de lamelas elásticas semelhantes em camundongos nativos.

Conclusões

Em resumo, o estudo descreveu o uso de uma estrutura TE-PGS para construir enxertos vasculares não porosos e biodegradáveis ​​e que pudessem suportar a proliferação de SMCs e facilitar a formação de fibras de elastina e colágeno.

No geral, os resultados mostraram que as estruturas TE-PGS facilitaram a formação de lamelas de elastina organizadas, o que é essencial para a regeneração arterial adequada. Os testes de implantação relataram biocompatibilidade e forneceram evidências de formação de neoartéria em camundongos dentro de oito meses. Além disso, a natureza biodegradável, a termoestabilidade, a resistência à tração e a patência do material tornam-no um candidato ideal para enxertos vasculares sintéticos.

Referência:

• Wang, Z., Mithieux, SM, Vindin, H., Wang, Y., Zhang, M., Liu, L., Zbinden, J., Blum, KM, Yi, T., Matsuzaki, Y., Oveissi, F., Akdemir, R., Lockley, KM, Zhang, L., Ma, K., Guan, J., Waterhouse, A., Pham, NTH, Hawkett, BS, & Shinoka, T. (2022). Schnelle Regeneration einer Neoarterie mit elastischen Lamellen. Fortgeschrittene Materialien, 2205614. doi: https://doi.org/10.1002/adma.202205614 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202205614

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