Ендоскопічно ін’єкційні гідрогелі для зсуву, що сприяють видаленню поліпів - Pang - 2019 -

Кафедра офтальмології дев'ятої народної лікарні Шанхайської ключової лабораторії орбітальних захворювань та очної онкології Шанхайської медичної школи університету Цзяо Тонг, Шанхай, 200011 Китай

Департамент хімічної інженерії та Інститут інтегративних досліджень раку Коха, Массачусетський технологічний інститут, Кембридж, Массачусетс, 02139 США

Інститут молекулярної медицини, Державна ключова лабораторія онкогенів та суміжних генів, Шанхайський інститут раку, лікарня Ренцзі, Шанхайська медична школа університету Цзяо Тонг, Шанхай, 200127 Китай

Департамент хімічної інженерії та Інститут інтегративних досліджень раку Коха, Відділ порівняльної медицини, Массачусетський технологічний інститут, Кембридж, Массачусетс, 02139 США

Відділ гастроентерології, лікарня Бригама та жінок, Гарвардська медична школа, Бостон, Массачусетс, 02115 США

Департамент хімічної інженерії та Інститут інтегративних досліджень раку Коха, Гарвард-Массачусетський технологічний університет, Відділ наук і технологій охорони здоров'я, Массачусетський технологічний інститут, Кембридж, Массачусетс, 02139 США

Відділ гастроентерології, лікарня Бригама та жінок, Гарвардська медична школа, Бостон, Массачусетс, 02115 США

Департамент машинобудування, Массачусетський технологічний інститут, Кембридж, Массачусетс, 02139 США

Відділ гастроентерології, лікарня Бригама та жінок, Гарвардська медична школа, Бостон, Массачусетс, 02115 США

Департамент хімічної інженерії та Інститут інтегративних досліджень раку Коха, Гарвард-Массачусетський технологічний інститут, Відділ наук і технологій здоров'я, Массачусетський технологічний інститут, Кембридж, Массачусетс, 02139 США

Відділ гастроентерології, лікарня Бригама та жінок, Гарвардська медична школа, Бостон, Массачусетс, 02115 США

Департамент машинобудування, Массачусетський технологічний інститут, Кембридж, Массачусетс, 02139 США

Анотація

Підвищення підслизової оболонки, процес закапування матеріалу в підслизовий простір для відокремлення поверхневої слизової оболонки та глибшого м’язового шару, є важливим аспектом ендоскопічної резекції слизової великих вогнищ, що проводиться з метою полегшення видалення вогнищ та забезпечення максимальної безпеки. Підшкірно-ін’єкційне введення, коли воно застосовувалося, в минулому проводилося із застосуванням звичайного сольового розчину, хоча це обмежується його швидким розсіюванням; розчини в ідеалі повинні бути легко ін'єкційними, біосумісними та забезпечувати довговічну підслизову подушку бажаної висоти. Тут повідомляється про новий набір матеріалів, ендоскопічно ін’єкційних гідрогелів, що розріджуються на зсув, що відповідають цим вимогам через їх біосумісні компоненти та здатність утворювати твердий гідрогель при ін’єкції. Ці висновки підтверджуються оцінкою на моделі великих тварин і в кінцевому підсумку демонструють потенціал цих гідрогелів, що розріджуються на зсув, у якості ефективних підслизових ін'єкційних рідин для розвитку подушки. Враховуючи ці унікальні характеристики, передбачається їх широке застосування в техніках резекції слизової.

1. Вступ

2 Результати та обговорення

2.1 Розробка та підготовка EISH

2.2 Реологічні властивості EISH

Вимірювання крок-деформації проводили для перевірки оборотного переходу гель-золь EISHs. Деформація та відновлення EISH проводились при повторних циклах 3 хв деформації низької величини 0,5% та 2 хв деформації великої величини 500% коливань при 6,3 рад с -1. Застосувавши альтернативні низькі та високі деформації, ми відстежували модулі EISH під час змін деформації. Як показано на малюнку 2г, гелі зазнали переходу гель-золь і поводились як рідини при збільшенні коливальної деформації з 0,5% до 500%. І навпаки, EISH швидко зазнали переходу золь-гель і негайно відновились до початкових модулів, знизивши деформацію з 500% до 0,5%. Перехід гель-золь був оборотним, і всі гелі могли самовідновлюватися до свого початкового стану, не демонструючи жодних ознак того, що механічна вірність була порушена, незалежно від того, скільки разів вони раніше розріджувались. Ці дані демонструють надійну оборотність механічних властивостей EISH.

2.3 Оцінка EISH в умовах in vitro

Далі ми вивчали можливість ін’єкції EISH за допомогою стандартної ендоскопічної голки 32 калібру 25, яка широко використовується для підшкірних ін’єкцій in vivo в ендоскопічних процедурах (Малюнок 3а). Репрезентативні рецептури EISH з концентрацією лапоніту 2 мг мл -1 можна вводити, як показано на малюнку 3b. Модуль зберігання EISH з концентрацією лапоніту 2, 3 та 4 мг мл -1 зменшився від початкової G′ Після проходження через голку 25 калібру зі швидкістю введення 0,25 мл с -1 - 23%, 31% та 43% відповідно (рис. 3в). Щоб з'ясувати здатність відновлення EISHs, відразу після ін'єкції проводили вимірювання реології коливання часу. Як показано на малюнку 3d, модуль EISH з концентрацією лапоніту 2, 3 та 4 мг мл -1 збільшився у 2,9, 2,6 та 1,9 рази за 30 хв відповідно. Ці результати демонструють доцільність введення EISH та їх швидке перетворення у твердий гель після ін’єкції.

Потім ми оцінили стабільність EISHs, вимірюючи їх кінетику ерозії у фізіологічному середовищі. Об'єм 0,5 мл EISH вводили у фізіологічний розчин і далі інкубували при 37 ° С протягом заданих інтервалів часу. Для розрахунку кінетики ерозії EISHs реєстрували обсяг гелів, що залишились у кожну точку часу. Як показано на малюнку 3e, маса EISH з концентрацією лапоніту 2 мг мл -1 залишалася постійною протягом 1,5 год. Тоді як маса гелів зменшилась до 40% при подальшому продовженні часу інкубації до 2 год, що можна пояснити пасивною дифузією як лапоніту, так і альгінату. Однак EISH з більш високою концентрацією лапоніту 3 мг мл -1 підтримували свою масу до 2 годин. Цікаво, що EISH з високою концентрацією 4 мг мл-1 набрякали поступово і досягали 1,4 рази своєї початкової маси через 2 години інкубації. Ми припускаємо, що дисперсія високого вмісту лапоніту 4 мг мл -1 у водному розчині альгінату утворює стійкі гідрогелі, які можуть сприяти їх водопоглинанню. Ці профілі ерозії свідчать про потенціал EISH протистояти пасивній дифузії та досягти відносних довгострокових підслизових подушок.