Elektrisch-feldmodifizierte In-situ-genaue Abscheidung von elektrogesponnenen medizinischen Klebefasern auf der Leber zur schnellen Blutstillung

Hintergrund

Die Leberresektion ist eine wirksame Methode zur Behandlung von Leberkrebs [1]. Aufgrund der reichlich vorhandenen Blutgefäße an dieser speziellen Stelle kommt es jedoch bei der Leberresektion in der Regel zu starken Blutungen [2]. Wird die Blutung nicht rechtzeitig gestoppt, kann dies zu einem schweren Organversagen führen, das sogar das Leben des Menschen gefährden kann [3]. Aktuelle Methoden zur Blutstillung konzentrieren sich hauptsächlich auf mechanische Methoden wie Naht und Ligatur, thermische Methoden wie Elektrokauterisation [4] und die Verwendung hämostatischer Methoden wie Fibrinkleber [5, 6], Gelatinematrix [7] und Chitosan-Hydrogel-Kleber [8 ]. Natürlich haben alle von ihnen offensichtliche Vorteile und Einschränkungen. Zum Beispiel ist eine Naht der effektivste Weg, um Blutungen zu stoppen, aber sie erfordert einen rechtzeitigen und sorgfältigen Prozess; andernfalls verursacht es eine langfristige Ischämie [9]. In ähnlicher Weise können thermische Verfahren das lokale Gewebe schädigen und es von normalem Gewebe abnormen machen, das nicht leicht zu unterscheiden ist [10]. Darüber hinaus können Fibrinkleber, die häufig zur Hämostase verwendet werden, leicht zu einer nachteiligen menschlichen Immunantwort führen und haben auch Nachteile wie eine kurze Haltbarkeit, Anfälligkeit für mikrobielles Eindringen und einen hohen Preis [11]. Im Gegensatz dazu zeigt die E-Spinning-Technologie aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften wie geringerer Dosierung und Beschichtung auf Wundstellen auch bei unregelmäßigen Oberflächen ein hervorragendes Potenzial in der Hämostase [12, 13]. Die bestehenden E-Spinning-Techniken und -Geräte zur Blutstillung haben jedoch noch einige Probleme zu überwinden:(1) Volumen und Gewicht sind so voluminös, dass sie nicht leicht transportiert werden können, (2) eine ungenaue Ablagerung von Fasern [14] dauert länger um den gleichen blutstillenden Effekt zu erzielen und können nach der Operation auch zu Gewebeadhäsionen führen, und (3) sie hängen von der städtischen Stromversorgung ab und sind daher für den Einsatz im Freien und in abgelegenen Gebieten ohne Stromversorgung nicht geeignet [15]. Obwohl unsere Gruppe kürzlich über eine luftstromunterstützte E-Spinning-Technik berichtet hat, die ein Luftpumpengebläse verwendet, um eine orientierte Abscheidung von Fasern zu ermöglichen [12], benötigt sie eine zusätzliche Stromversorgung für die Luftpumpe. Daher ist eine tragbare E-Spinn-Technik und -Vorrichtung, die nicht hauptsächlich auf Elektrizität angewiesen ist, sondern auch eine ausgerichtete Ablagerung von Fasern für eine schnelle Blutstillung erreichen kann, sehr erwünscht.

Eine im elektrostatischen Feld platzierte Metallplatte erzeugt auf ihrer Oberfläche aufgrund der elektrostatischen Wechselwirkung induktive Ladungen, die ein neues elektrisches Feld induzieren und somit die ursprünglichen elektrostatischen Feldverteilungen verändern können [16,17,18]. Andererseits nutzt das E-Spinning-Verfahren das instabile Schlagen und Aufspalten geladener Strahlen während des elektrostatischen Feldes, um Mikro-/Nanofasern zu erhalten und sich schließlich auf einem geerdeten Kollektor abzuscheiden [19, 20]. Der geladene Strahl reagiert empfindlich auf die Verteilung des elektrostatischen Feldes, so dass dünnere Fasern normalerweise durch Änderung der Spannung erreicht werden [21, 22]. Daher können wir basierend auf diesem oben beschriebenen Prinzip eine Metallplatte in den E-Spinning-Prozess einführen, um eine ausgerichtetere Abscheidung zu erzeugen, indem wir den Divergenzwinkel des fliegenden Jets durch Ändern der Verteilung des elektrostatischen Feldes verringern. Darüber hinaus nehmen wir klinisch eingesetzten medizinischen Cyanacrylat (CA)-Kleber [23] als Blutstillungsmittel [24] ein, da in Kliniken meist eine hohe Dosierung erforderlich ist, um einen dicken Film zur Blutstillung zu bilden. Dieser Film ist jedoch für die große Dicke des medizinischen CA-Klebers steif. Im Gegenteil, durch E-Spinning-Verfahren erzeugte Polymerfasermembranen sind oft genug flexibel und kompakt [25]. Daher ist es von großer Bedeutung, elektrostatisch feldmodifizierte Verfahren zum E-Spinnen von medizinischem CA-Kleber mit präziser Abscheidung auf der Leber für eine schnelle Blutstillung zu verwenden.

In dieser Studie schlagen wir eine durch ein elektrisches Feld modifizierte E-Spinning-Technik vor, um eine kontrollierbare präzise Ablagerung von medizinischen Klebefasern an der Leberresektionsstelle zu realisieren. Der Abscheidungsbereich der e-gesponnenen Fasern ist durch Ändern der Größe des Metallkonus einstellbar. Dieses durch ein elektrisches Feld modifizierte E-Spinning-Verfahren wurde außerdem verwendet, um medizinischen Klebstoff N . in situ präzise aufzutragen -Octyl-2-Cyanoacrylat (NOCA)-Fasern auf die Resektionsstelle der Rattenleber, um eine schnelle Hämostase innerhalb von 10 s zu erreichen. Die postoperativen pathologischen Ergebnisse weisen darauf hin, dass in dieser mit einem elektrischen Feld modifizierten E-Spinning-Gruppe im Vergleich zu denen in der traditionellen luftstromunterstützten Gruppe weniger Entzündungsreaktionen und Gewebeadhäsionen beobachtet werden. Diese Technik in Kombination mit unserem entwickelten tragbaren E-Spinning-Gerät könnte aufgrund ihrer Tragbarkeit und präzisen Ablagerungseigenschaften in der medizinischen Notfallbehandlung, in Kliniken, im Feldüberleben und in der häuslichen Pflege verwendet werden.

Methoden

Materialien

Schnelles medizinisches Adhäsiv α-Cyanoacrylat (CA), bestehend aus N -Octyl-2-cyanoacrylat und Polymethylmethacrylat medizinischer Qualität (PMMA, ein Additiv zur Erhöhung der Viskosität) wurden von Guangzhou Baiyun Medical Adhesive Co., Ltd. bereitgestellt und ohne weitere Reinigung verwendet. Chloralhydrat wurde von Aladdin gekauft, das zur weiteren Anästhesie auf 10 % verdünnt wurde.

In-vivo-hämostatische Experimente

Die Hämostase-Experimente nach der Resektion der Rattenleber wurden an 40 erwachsenen männlichen SD-Ratten mit einem Gewicht von 300 bis 350 g operiert. Diese Ratten wurden nach dem Zufallsprinzip in zwei Gruppen für die In-situ-Luftstromunterstützung (n = 20) und durch elektrisches Feld modifiziertes E-Spinning (n = 20) Behandlung. Jede Ratte akzeptierte vor der Operation 0,7 ml 10%iges Chloralhydrat, dann eine Laparotomie, lappenfrei und eine 50%ige Leberresektion, gefolgt von einer in situ-elektrischen Feldmodifikation (Elektrodenseitenlänge 2,5 cm, Elektrodenwinkel 60°, e -Drehabstand von 10 cm, Spannung von 10 kV) oder luftstromunterstützt (Auslassdurchmesser von 1,2 mm, Spannung von 10 kV, Flussrate von 120 μl min ⁻¹ , und E-Spinn-Abstand von 10 cm) E-Spinn-NOCA-Fasern. Der gesamte Vorgang dauerte für jede Ratte etwa 20 Minuten. Alle Betriebsverfahren entsprachen den Vorschriften des National College of Animal Experiments Regulations und des University Animal Research Committee Management Regulations.

Bluttest und pathologische Schnitte

Blutproben wurden durch Herzpunktion am dritten und fünften Tag nach der Operation zum Nachweis der Anzahl weißer Blutkörperchen (WBC) und für Leberfunktionstests entnommen. Die Ratten wurden euthanasiert und der Lappen am siebten Tag nach der Operation herausgeschnitten, wobei der Lappen weiter in der 4% neutralen Formalinlösung fixiert, in Paraffin eingebettet und mit Hämatoxylin und Eosin (HE) gefärbt wurde.

Elektrische Feldsimulation

Die Finite-Elemente-Analyse wurde verwendet, um die Verteilung des elektrischen Feldes zu simulieren. Das geometrische Modell besteht aus einer Stromversorgung von 12 kV, einer Kupfernadel, die mit einem Kupferkegel befestigt ist, und einer Sammelplatte aus Aluminium in Luft. Die Parameter Nadellänge, Konusdurchmesser und Aufnahmeabstand wurden auf 3, 5 bzw. 10 cm eingestellt.

Charakterisierung

Die SEM-Bildgebung wurde auf einem Hitachi TM-1000 Rasterelektronenmikroskop durchgeführt. Das Fourier-Transform-Infrarot-Spektrum (FTIR) wurde auf einem Nicolet In10-Spektrometer gemessen, um die intermolekulare Struktur der Fasern zu analysieren. Ein optisches Mikroskop (Olympus BX51) wurde verwendet, um die Ablagerungsgrenze zu finden und den Ablagerungsbereich zu bewerten. Die Casio Exilim-Kamera wurde verwendet, um den In-vivo-Leberresektionsprozess aufzuzeichnen.

Ergebnisse und Diskussion

Elektrisches Feld-modifiziertes E-Spinning für präzise Abscheidung

Abbildung 1 und zusätzliche Datei 1:Abbildung S1 zeigt unser selbstgebautes tragbares E-Spinngerät, das mit der durch das elektrische Feld modifizierten E-Spinning-Technik ausgestattet ist. Es verwendet zwei quecksilberfreie Alkaline AAA-Batterien (Durchmesser 10 mm, Höhe 44 mm; LR03, Fujian Nanping, Nanfu Battery, China) als Stromversorgung mit einem Hochspannungswandler und beseitigt die sich stark entwickelnde Einschränkung der städtischen Stromversorgung den tragbaren Einsatz im Freien. Wichtig ist, dass die Spinnnadel mit einem Metallkegel mit einstellbarer Größe ausgestattet ist, der sich deutlich von unserem kürzlich berichteten E-Spinngerät [11] unterscheidet. Die Einführung des Metallkegels würde die ursprünglichen elektromagnetischen Feldverteilungen verändern und den E-Spinning-Prozess beeinträchtigen. Es sollte beachtet werden, dass Sicherheitsprobleme wie Stromschläge normalerweise durch einen hohen Strom und nicht durch eine hohe Spannung verursacht werden. In dieser Studie verfügt das Handgerät über einen Konverter, der verwendet wird, um eine hohe Spannung und einen niedrigen Strom zu halten, um die Sicherheit zu gewährleisten.

Schematische Darstellung der durch das elektrische Feld modifizierten e-spinnenden NOCA-Fasern zur Leberresektions-Hämostase

Abbildung 2a zeigt das REM-Bild von NOCA-Fasern aus medizinischem Klebstoff. Der Durchmesser der NOCA-Fasern beträgt etwa 1 bis 3 μm, und diese Fasern weisen eine kontinuierliche Fasermorphologie auf. Abbildung 2b zeigt das FTIR-Spektrum dieser NOCA-Fasern. Spitzen bei 714 cm ⁻¹ , 2761 cm ⁻¹ , und 1732 cm ⁻¹ entsprechen der Schwingung von –CH₂ –, –C≡N bzw. –C=O. Der Peak bei 3127 cm ⁻¹ entsprechend =CH– verschwindet fast, was durch den Polymerisationsprozess während des e-Spinnprozesses verursacht wird, bei dem die meisten Alkenyl-C=C-Bindungen in Monomermolekülen in Polymerketten umgewandelt werden. Darüber hinaus untersuchen wir den Zusammenhang zwischen der Größe des metallischen Kegels und der orientierten Abscheidung. Wie in Abb. 2c gezeigt, nimmt der Durchmesser des Abscheidungsbereichs mit abnehmender Größe des Metallkegels ab, wenn der Abstand zwischen der Nadelspitze und dem Kollektor auf 10 cm festgelegt wurde. Dieses Phänomen ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass das elektrostatische Feld mit abnehmender Metallkegelgröße auf einen engeren Bereich [26, 27] beschränkt wäre und somit der Schlagprozess beim E-Spinning eingeschränkter wäre, was zu einer kleineren Abscheidungsfläche führt . Darüber hinaus wurde auch die Beziehung zwischen E-Spinning-Distanz und Ablagerungsfläche untersucht (Abb. 2d). Zusätzliche Datei 1:Tabelle S1 zeigt die Ablagerungsbreite von drei verschiedenen E-Spinning-Methoden mit zunehmender E-Spinning-Distanz. Die Betonablagerung ergab, dass die Ablagerungsfläche mit zunehmender E-Spinning-Distanz zunimmt, was mit traditionellen E-Spinning-Ergebnissen übereinstimmt. Im Vergleich zum traditionellen E-Spinning bewirkt unser elektrisches Feld-modifiziertes E-Spinning mit einem metallischen Konus jedoch eine kleinere Abscheidungsfläche, nämlich eine besser ausgerichtete Abscheidung. Sogar im Vergleich zu unserem kürzlich berichteten luftstromunterstützten E-Spinning zeigt dieses durch elektrische Felder modifizierte E-Spinning eine besser ausgerichtete Abscheidung. Wie in Abb. 2c, d gezeigt, können die Abstimmung des e-Spinning-Abstands und die Seitenlänge des Metallkegels das elektrische Feld fokussieren und eine stärkere Konvergenzkraft bewirken. Obwohl ein engerer Teil, wie die Haut oder der Muskel des Unterleibs, eine Kraft zum Anziehen des Flugstrahls erzeugen kann, können wir diese beiden Parameter so einstellen, dass eine stärkere Konvergenzkraft erzeugt wird, die diesen negativen Effekt der Anziehungskraft reduzieren kann. Darüber hinaus erfordert das luftstromunterstützte E-Spinning eine zusätzliche Stromversorgung für die Luftpumpe, und dieses feldmodifizierte E-Spinning kann diese beseitigen, was zu mehr Komfort führt.

a Das REM-Bild und b FTIR-Spektrum von NOCA-Fasern, erhalten mit dem durch das elektrische Feld unterstützten E-Spinngerät. Die Größe der Ablagerungsfläche als Funktion von c Metallkegeldurchmesser und d E-Spinning-Distanz

Mechanismusanalyse der präzisen Abscheidung

Um den Grund zu verstehen, warum diese mit einem Metallkegel ausgestattete E-Spinning-Vorrichtung eine kleinere Abscheidungsfläche bewirken könnte, wurden ihre elektrischen Feldsimulationen weiter durchgeführt. Abbildung 3 zeigt die Verteilung des elektrischen Felds von E-Spinning-Modellen, die mit und ohne Metallkegel ausgestattet sind. Der rote Pfeil stellt die elektrische Feldlinie dar, deren Richtung und Länge für die Orientierung bzw. Stärke des elektrischen Feldes an dieser Stelle stehen. Traditionelles E-Spinning ist das ohne Metallkegel (Abb. 3a), und unser durch elektrisches Feld modifiziertes E-Spinning ist dasjenige mit Metallkegel (Abb. 3b). Wie in Fig. 3 gezeigt, nimmt das elektrische Potenzial (Farbbalken) entlang der Richtung von der Nadel zur Sammelplatte deutlich ab, und somit können positiv geladene Fasern auf der Sammelplatte montiert werden. Interessanter ist, dass beim Vergleich von Fig. 3a mit b eine stärkere elektrische Feldstärke und ein kleinerer Divergenzwinkel der Richtung des elektrischen Felds in Fig. 3b beobachtet wurden, und diese Phänomene sind offensichtlicher, wenn sie sich in der Nähe des Metallkegels befinden. Seine Wirkung auf die Änderung des elektrischen Feldes wirkt wie der Konvergenzeffekt auf das Licht durch eine konvexe Linse. Die elektrischen Feldlinien sind konvergent, so dass dies einen kleineren Divergenzwinkel der elektrischen Feldrichtung bewirkt. Darüber hinaus wird die elektrische Feldstärke an derselben Position aufgrund dieser Konvergenz und des Überlagerungsprinzips des elektrischen Felds ebenfalls größer. Der Einschub ist die repräsentative elektrische Feldlinie, die aus demselben Bereich mit Vergrößerung ausgewählt wurde. Die Feldstärke beträgt 4 × 10 ⁵ V/m in Abb. 3b Einschub, der größer als 3 × 10 ⁵ . ist V/m in Abb. 3a Einschub, was darauf hinweist, dass nach dem Hinzufügen eines Metallkegels eine größere elektrische Feldstärke im Raum auftritt. Und der Divergenzwinkel der Richtung des elektrischen Felds beträgt 6 ° in der Einfügung von Fig. 3b, was kleiner als 20° in der Einfügung von Fig. 3a ist. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass dieses durch das elektrische Feld modifizierte E-Spinning, das mit einem Metallkegel ausgestattet ist, der eine kleinere Abscheidungsfläche bewirkt, auf eine stärkere elektrische Feldstärke und einen kleineren Divergenzwinkel zurückgeführt werden kann, die die positiv geladenen Fasern, die in einem engeren Raum fliegen, einschnüren und dadurch ihre Ablagerung in einem kleineren Bereich.

Elektrische Feldverteilung von E-Spinning-Modellen mit a ohne und b mit Metallkegel. Einschübe sind vergrößerte Bilder desselben Bereichs und zeigen den Winkel zwischen der Feldlinie und der vertikalen Richtung

Schnelle In-vivo-Hämostase und -Analyse

Abbildung 4a–c zeigt den Hauptprozess der Hämostase bei der Leberresektion bei Ratten. Eine schnelle und effektive Blutstillung wurde innerhalb von 10 s durch NOCA-Fasern unter Verwendung dieser durch ein elektrisches Feld modifizierten E-Spinn-Technik erreicht, die schneller ist als die des luftstromunterstützten E-Spinns. Dieses Phänomen ist auf die besser ausgerichtete Abscheidung des durch das elektrische Feld modifizierten E-Spinnings als des in Abb. 2d verifizierten luftstromunterstützten E-Spinnings zurückzuführen, was bedeutet, dass die gleiche Menge an medizinischem Klebstoff während der Wunde genauer auf der Wundstelle aufgetragen werden kann gleiche E-Spinning-Zeit. Tatsächlich wird der in Kliniken verwendete medizinische NOCA-Kleber normalerweise gespritzt [28,29,30], während die Ablagerungsfläche relativ groß ist, was zu einigen ernsthaften Gewebeadhäsionen führt, was die Durchführung postoperativer Operationen wie das Entfernen von Nähten und sogar Folgeschäden verursachen. Eine besser ausgerichtete Ablagerung ermöglicht nicht nur eine schnellere Blutstillung, sondern kann auch eine Gewebeadhäsion vermeiden. Abbildung 4d zeigt das Querschnitts-REM-Bild von NOCA-Fasern, die sich zur Blutstillung auf der Leberoberfläche abgelagert haben. Es zeigt, dass NOCA-Fasern fest an der Oberfläche des Leberabschnitts haften und eine kompakte Fasermembran bilden, deren Dicke etwa 50 μm beträgt, bei einer E-Spinnzeit von 10 s. Während dieser kurzen E-Spinning-Zeit von 10 s ist die Abstandsänderung, die durch das Händeschütteln verursacht wird, das normalerweise von der Ermüdung herrührt, winzig, normalerweise nicht mehr als 1 cm, und daher ist die Variation des Ablagerungsbereichs gering. Interessanter ist, dass die Oberfläche des Leberabschnitts nicht glatt, sondern unregelmäßig geformt ist (Abb. 4c), während sich NOCA-Fasern mit einer guten gleichmäßigen Dicke auf dieser unregelmäßigen Oberfläche ablagern können (Abb. 4d), was darauf hindeutet, dass dieses durch das elektrische Feld modifizierte e -Spinning-Technik besitzt einzigartige Vorteile bei der schnellen Blutstillung sogar auf einigen unregelmäßigen Oberflächen von Organen.

Hämostase in einem Rattenleberresektionsmodell durch in-situ-elektrofeldunterstütztes E-Spinning. a Die Leber wurde dissoziiert und der Leberlappen freigelegt. b Der Lappen war frei und wurde mit einer chirurgischen Naht fixiert, um den hepatischen Blutfluss vorübergehend zu blockieren. c Es wurde eine Hepatektomie durchgeführt und medizinische NOCA-Klebstofffasern wurden mit unserem durch ein elektrisches Feld unterstützten E-Spinngerät auf die Wundstelle aufgebracht. d Querschnitts-REM-Aufnahme von medizinischen NOCA-Klebstofffasern, die auf der Leberoberfläche zur Blutstillung abgelagert wurden

Der Leukozytenzahltest (Abb. 5a) wurde verwendet, um postoperative Infektionen zu bewerten, die durch Hepatektomie und Hämostase bei Ratten verursacht wurden. Fünf Tage nach der Operation ist die Zahl der Leukozyten (P < 0,05) in der Gruppe mit elektrischem Feld-modifiziertem E-Spinning war signifikant niedriger als in der Gruppe mit konventionellem Sprühen und der luftstromunterstützten Gruppe (P < 0,01). Darüber hinaus lag es nahe an der scheinoperierten Gruppe (Kontrollgruppe), was darauf hindeutet, dass die akute Entzündung nach 5 Tagen in der mit dem elektrischen Feld modifizierten E-Spinning-Gruppe auf einen Normalzustand abgeklungen ist. Im Gegensatz dazu zeigen Ratten in der Sprühgruppe und der luftstromunterstützten Gruppe eine ernsthafte Entzündungsreaktion und eine langsamere Regression.

Bluttest. a WBC-Zählung. b –d Enzymtest der Leberfunktion. b Alaninaminotransferase (ALT). c Aspartataminotransferase (AST). d Glutamyltransaminase (GGT)

Die Leberfunktion wurde anhand der Konzentration des Serums ALT (Abb. 5b), AST (Abb. 5c) und GGT (Abb. 5d) bewertet. Dabei können die ALT- und AST-Konzentrationen das Ausmaß der Leberzellschädigung empfindlich widerspiegeln. Hohe Konzentrationen von GGT können auf Hepatitis, obstruktive Gelbsucht, Gallenstauung und andere Symptome hinweisen. Wie in Abb. 5b–d gezeigt, lagen die Leberfunktionsenzymwerte in der Elektrofeld-modifizierten E-Spinning-Gruppe nach 5 Tagen der Operation im Wesentlichen nahe denen in der Scheingruppe (Kontrollgruppe) und waren signifikant niedriger als die in der konventionellen Sprühgruppe und der luftstromunterstützten Gruppe, was darauf hindeutet, dass der physiologische Zustand der Ratten in der Elektrofeld-modifizierten E-Spinning-Gruppe und der Scheingruppe ähnlich war. Die GGT in der Sprühgruppe und der luftstromunterstützten Gruppe blieb jedoch auch am fünften Tag nach der Operation auf einem hohen Niveau (P < 0,001), was darauf hindeutet, dass einige ernsthafte Probleme wie Gallenstauung und Leberschäden vorliegen.

Die pathologische Biopsie des Lebergewebes nach der Hämostase wurde weiter durchgeführt. Abbildung 6a und c sind pathologische Leberschnitte nach Hämostase mit luftstromunterstütztem bzw. durch elektrisches Feld modifiziertem E-Spinning, und Abbildung 6b und d sind ihre vergrößerten Bilder. Im Vergleich zur luftstromunterstützten E-Spinning-Gruppe sind die Lebergewebegrenzen in der E-Spinning-Gruppe mit elektrischem Feld relativ klarer und haben eine dünnere Kapsel. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Regenerationsfähigkeit in der Leber in der Gruppe mit modifiziertem elektrischem Feld besser ist. Darüber hinaus wurden weniger Entzündungszellen in der Kapsel beobachtet, was darauf hindeutet, dass die durch das elektrische Feld-modifizierten Verfahren hergestellten NOCA-Fasermembranen eine geringere Entzündungsreaktion hervorrufen können. Diese Ergebnisse können darauf zurückgeführt werden, dass durch das elektrische Feld modifizierte Verfahren eine besser ausgerichtete Abscheidung aufweisen als luftstromunterstützte Verfahren, wodurch die Menge des medizinischen NOCA-Klebers reduziert wird, der zur Erzielung der gleichen hämostatischen Wirkung verwendet wird, was die Gewebeadhäsion verringert und dadurch entzündlich wird Antwort. Darüber hinaus ist aus Abb. 6a, b auch ersichtlich, dass sich medizinischer Kleber vom Lebergewebe gelöst hat, was durch den Luftstoß verursacht werden kann, was darauf hindeutet, dass die Haftung zwischen ihnen beim luftstromunterstützten E-Spinning nicht so stark ist wie das durch elektrische Felder modifizierte E-Spinning.

Histopathologische Untersuchung mit HE-Färbung beobachtet unter a , c Vergrößerung × 100 und b , d Vergrößerung × 200. Die histopathologische Untersuchung zeigt eine entzündliche Reaktion und eine Leberschädigung unter den Hepatozyten in zwei Gruppen am siebten Tag. Die beiden Gruppen sind die a , b luftstromunterstützte Gruppe und c , d feldmodifizierte Gruppe (blauer Pfeil:Entzündungszellen; roter Kreis:medizinischer Kleber; schwarzer Pfeil:Dicke der Hyperämiezone)

Schlussfolgerungen

Zusammenfassend schlagen wir eine durch ein elektrisches Feld modifizierte E-Spinntechnik mit einem an der Spinndüse angebrachten Metallkegel vor, um eine kontrollierbare präzise Abscheidung von Fasern zu realisieren. Der Abscheidungsbereich der e-gesponnenen Fasern ist durch Ändern der Größe des Metallkonus einstellbar, und der Mechanismus wird dem fokussierten elektrischen Feld zugeschrieben, das durch theoretische Simulationen verifiziert wurde. Diese durch ein elektrisches Feld modifizierte E-Spinning-Methode wurde außerdem verwendet, um medizinische NOCA-Fasern aus medizinischem Klebstoff in situ präzise auf der Resektionsstelle der Rattenleber aufzutragen, um eine schnelle Hämostase innerhalb von 10 s zu erreichen. Die postoperativen pathologischen Ergebnisse zeigen, dass in dieser mit einem elektrischen Feld modifizierten E-Spinning-Gruppe eine geringere Entzündungsreaktion und Gewebeadhäsion beobachtet wird als in der traditionellen luftstromunterstützten Gruppe. Diese Technik in Kombination mit unserem entwickelten tragbaren E-Spinning-Gerät könnte aufgrund ihrer Tragbarkeit und präzisen Ablagerungseigenschaften in der medizinischen Notfallbehandlung, in Kliniken, im Feldüberleben und in der häuslichen Pflege verwendet werden.

Abkürzungen

ALT:

Alanin-Aminotransferase

AST:

Aspartat-Aminotransferase

CA:

Cyanacrylat

E-Spinning:

Elektrospinnen

FTIR:

Fourier-Transformations-Infrarot

GGT:

Glutamyltransaminase

ER:

Hämatoxylin und Eosin

NOCA:

N -Octyl-2-cyanacrylat

PMMA:

Polymethylmethacrylat

SEM:

Rasterelektronenmikroskop

WBC:

Weiße Blutkörperchen