PVDF در مش جراحی

PVDF بعنوان یک پلیمر جدید برای ساخت مش جراحی

ترمیم فتق شکمی یکی از شایع ترین جراحی ها است. عمدتآ به دلیل کاهش میزان عود، ترمیم مش در جراحی فتق علیرغم افزایش عوارض مربوط به مش، به یک مؤلفۀ لاینفک تبدیل شده است. پروتز مش فعلی از پلی پروپیلن (PP)، پلی اتیلن ترفتالات یا پلی تترا فلوئورو اتیلن ساخته شده است؛ اگرچه نواقص و معایبی نیز دارند. به نظر می رسد بایستی مواد جدیدتری برای این کار پیشنهاد شود. به دلیل خواص بافتی مناسب از دو مش ساخته شده از پلی وینیلیدین فلوئوره (PVDF) برای ترمیم فتق شکمی استفاده شد. در این مطالعه، مش PVDF از نظر پیامدهای عملکردی و پاسخ بافتی مورفولوژیکی با یک مش معمولی (PPL) با وزن زیاد مقایسه شد. پس از کاشت مش در بدن موش ها به مدت 3، 14، 21، 42 و 90 روز، تحرک دیواره شکم با فتوگرامتری سه بعدی ثبت شد. استحکام کششی جای بخیه و خودِ مش نیز تعیین شد. نمونه های بافت پیوندی برای واکنش هیستولوژیک آنها در رابطه با تحریک التهاب، عروقی، رشد بافت همبند و بافت چربی مورد بررسی قرار گرفت. تعداد گرانولوسیت ها، ماکروفاژها، فیبروبلاست ها، لنفوسیت ها و سلول های غول پیکر خارجی برای بازتاب کیفیت پاسخ بافت ها نیز ارزیابی شده اند. پاسخ سلولی با ارزیابی شکست DNA و آپوپتوز (TUNEL)، تکثیر (Ki67) و استرس سلولی (HSP70) نیز بررسی شد. با تجزیه و تحلیل نتایج اثبات شد که ساخت مش های فتق ساخته شده از PVDF به دلیل بهبود زیست سازگاری، کاهش سختی خمشی و حداقل پاسخ بافتی می تواند جایگزین مناسبی برای موارد فعلی باشد.

در واقع، ترمیم مش فتق دیواره شکمی به یکی از اجزای لاینفک در عمل جراحی تبدیل شده است؛ حتی در چندین کشور بعنوان یک روش استاندارد مطرح شده است. در همین حال، سالانه حدود 1 میلیون مش در سراسر جهان در داخل بدن کاشت می شود. کاشت طولانی مدت مش ساخته شده از مواد آلوپلاستیک باتوجه به انعطاف پذیری عضلات و بافت فاشیال عوارضی همچون محدود کردن تحرک دیواره شکم، درد، چسبندگی های داخل شکمی، فرسایش اندام های مجاور، تحریک مداوم مثانه، روده و عروق را به دنبال دارد. پروتز معمولآ در کنار واکنش التهابی اجسام خارجی اجتناب ناپذیر (FBR) در یک اسکار (زخم) بافتی قرار می گیرد که به دلیل فرایند فیزیولوژیکی انقباض زخم، باعث کاهش چشمگیری در موضع مش تا 40 درصد می شود. بویژه اینکه سطح وسیع ایمپلنت خواص زیست سازگاری مش را تحت تأثیر قرار می دهد و فاکتور اصلی در ترکیب مناسب با بافت میزبان است. این کار را جدا از الزامات استحکام و کشش، میتوان واکنش بافتی خاص به الیاف مش دانست که مناسب بودن پلیمر را تعیین می کنند. پروتزهای مش فعلی از پلی پروپیلن (PP)، پلی اتیلن ترفتالات (PET) یا پلی تترا فلوئورو اتیلن (PTFE) ساخته شده اند؛ اگرچه دارای نواقص و معیبی نیز هستند. فرض بر این است که PET تا چند سال دوام نداشته باشد؛ این امر در ترکیبات حلقوی ساخته شده از PET اثبات شده است. بر همین اساس، گزارشاتی از اولین عودها ازطریق مش های PET متلاشی شده ارائه شده است. PTFE معمولآ به شکل فویل ساخته می شود و بنابراین علاوه بر استحکام پایین، فاقد انسجام کافی با بافت های اطراف است. PPعلاوه بر استحکام بالا در دراز مدت، بیشتر برای ساختارهای مش کاربرد دارد. اما اگر از آن در ساخت مش استفاده شود، سختی خمشی نسبتآ بالایی از خود نشان می دهد و در نتیجه، پروتز مش نسبتآ سفتی حاصل می شود. با این حال، القاء FBR را میتوان بعنوان یکی از معایب اصلی دانست که بایستی حتمآ مدنظر قرار گیرد. بنابراین، همه پلیمرهای موجود برای پیوند ایمپلنت مش رضایت بخش نبوده و از زیست سازگاری هیستولوژیکی کافی برخوردار نیستند. PVDF پلیمری با خواص بیولوژیکی و بافتی بهبود یافته است. PET در مقایسه با PVDF، در برابر هیدرولیز و تخریب مقاوم تر است. علاوه براین، پیری آن میزان سفتی را افزایش نمی دهد. اگرچه این متریال سالهاست که در جراحی عروق معرفی شده است، اما تاکنون برای ساخت مش از آن اقدامی صورت نگرفته است. باتوجه به مزایای آن، دو مش ساخته شده از PVDF را برای بررسی خواص عملکردی و بافتی آنها در یک مدل استاندارد موش مورد آزمایش قرار دادیم.

درجراحی فتق، وظیفه اصلی بیومتریال افزایش دوام و تحرک دیواره داخلی شکم است. این کار مستلزم عدم تجزیه پلیمر و همچنین ساختار بافتی آن است تا از هر گونه اختلال عملکردی و بافتی جلوگیری کند. به دلیل معایب شناخته شدۀ PP، PET و PTFE، بایستی به بررسی و معرفی پلیمرهای جدید بپردازیم. تجربیات اخیر جراحان قلبی و عروقی با بخیه PVDF بر خواص بافتی عالی در شرایط آزمایشگاهی تأکید می کنند. تجزیه و تحلیل بافتی بیانگر ارزیابی استحکام کششی، مقاومت، زبری سطح، سفتی خمشی، و کشش بافت بعنوان مشخصه های مشابه در بخیه های معمولی PP است. در آزمایشات انجام شده بر روی حیوانات تا 2 سال، شواهد بصری از کرکینگ تنش سطحی برای PP وجود داشت که در مورد PVDF صدق نمی کرد. حتی 9 سال پس از کاشت، PVDF پایداری مکانیکی خود را با 92.5 درصد از استحکام اولیه خود حفظ کرد. در مقابل، بخیه های PP تقریبآ 46.6 درصد از استحکام خود را به دلیل انسداد مجاری اکسیداسیون توسط مجاری آب و مولکول های آب در نزدیکی سطح از دست دادند. بررسی هیستولوژیکی بخیه های ساخته شده از PVDF پس از 6 ماه در سگها فقط حداقل پاسخ سلولی را بدون واکنش بافت فیبری نشان داد. این مطالعه برای اولین بار تأیید می کند که ساخت مش بر پایه مونوفیلامنت های PVDF امکان پذیر است. اگرچه خواص بافتی همچنان می تواند بهبود یابد، اما تغییرات فعلی در حال حاضر بیانگر نتایج عملکردی مناسب است و از افزایش سفتی دیواره شکمی در 90 روز پس از کاشت مش PP جلوگیری می کند. خواص خمشی مواد PVDF پس از 14 روز به دلیل ایجاد حفره ها و منافذ نسبتآ ریز کاهش یافته و منجر به کاهش موقت انعطاف پذیری می شود. با این حال در مقایسه با PP، تجزیه و تحلیل واکنش بافت در PVDF به وضوح بهبود زیست سازگاری را نشان می دهد که نسبتآ تحت تأثیر مقدار مواد قرار گرفته است. با کمک روش های اصلاح PVDF ذکر شده در بالا، التهاب و فیبروز بطور قابل توجهی کاهش می یابند.

فعالیت التهابی FBR با کاهش تجمع گرانولوسیت ها، ماکروفاژها و فیبروبلاست ها با غلبه بر سلول های غول پیکر خارجی مشخص شد. این سلول های غول پیکر نشان دهندۀ بلوغ گرانولوم ها هستند که آن هم بیانگر یک دوره اولیه مزمن است. کاهش فعال سازی سلولی با پایین ترین میزان آپوپتوز و تکثیر در پایان دوره به سطوح فیزیولوژیکی آسیب می رساند. با این حال هر دو مش PVDF در مقایسه با PP، بطور قابل توجهی سلول های HSP70 در در سطح رابط نشان می دهند. HSP70 بعنوان شاخصی برای استرس سلولی شناخته می شود و علاوه براین، تصور می شود که از سلول در برابر آسیب های سلولی محافظت می کند. براساس مطالعات کلاستر هالف در سال 2000 میتوان گفت که بیان HSP70 برعکس روندهای التهابی عمل می کند. در کل، تجزیه و تحلیل هیستولوژیکی در واکنش بافتی موش ها یکپارچگی بالای این مش ها را در مقایسه با مش های معمولی PP تأیید کرد. این که آیا عمدتآ به دلیل کاهش مقدار مواد با میزان کاهش سطحی مرتبط شده است یا به دلیل خواص خودِ پلیمر، بایستی در مطالعات تجربی بیشتر مورد بررسی قرار گیرد. با این حال، باتوجه به داده های فعلی میتوان گفت که PVDF یک جایگزین مناسب برای متریال موجود است؛ بهبود زیست پایداری، کاهش سفتی خمشی و حداقل واکنش بافتی در سطح رابط (مشترک) ساخت مش های فتق را به منظور کاهش عوارض جانبی خودِ مش تسهیل می کند.