Elastin and collagen enhances electrospun aligned polyurethane as scaffolds for vascular graft

Mismatch in mechanical properties between synthetic vascular graft and arteries contribute to graft failure. The viscoelastic properties of arteries are conferred by elastin and collagen. In this study, the mechanical properties and cellular interactions of aligned nanofibrous polyurethane (PU) scaffolds blended with elastin, collagen or a mixture of both proteins were examined. Elastin softened PU to a peak stress and strain of 7.86 MPa and 112.28 % respectively, which are similar to those observed in blood vessels. Collagen-blended PU increased in peak stress to 28.14 MPa. The growth of smooth muscle cells (SMCs) on both collagen-blended and elastin/collagen-blended scaffold increased by 283 and 224 % respectively when compared to PU. Smooth muscle myosin staining indicated that the cells are contractile SMCs which are favored in vascular tissue engineering. Elastin and collagen are beneficial for creating compliant synthetic vascular grafts as elastin provided the necessary viscoelastic properties while collagen enhanced the cellular interactions.

In vitro simulator with numerical stress analysis for evaluation of stent-assisted coiling embolization in cerebral aneurysm treatments

There are several complications associated with Stent-assisted Coil Embolization (SACE) in cerebral aneurysm treatments, due to damaging operations by surgeons and undesirable mechanical properties of stents. Therefore, it is necessary to develop an in vitro simulator that provides both training and research for evaluating the mechanical properties of stents.

Medical textiles as vascular implants and their success to mimic natural arteries

Vascular implants belong to a specialised class of medical textiles. The basic purpose of a vascular implant (graft and stent) is to act as an artificial conduit or substitute for a diseased artery. However, the long-term healing function depends on its ability to mimic the mechanical and biological behaviour of the artery. This requires a thorough understanding of the structure and function of an artery, which can then be translated into a synthetic structure based on the capabilities of the manufacturing method utilised. Common textile manufacturing techniques, such as weaving, knitting, braiding, and electrospinning, are frequently used to design vascular implants for research and commercial purposes for the past decades. However, the ability to match attributes of a vascular substitute to those of a native artery still remains a challenge. The synthetic implants have been found to cause disturbance in biological, biomechanical, and hemodynamic parameters at the implant site, which has been widely attributed to their structural design. In this work, we reviewed the design aspect of textile vascular implants and compared them to the structure of a natural artery as a basis for assessing the level of success as an implant. The outcome of this work is expected to encourage future design strategies for developing improved long lasting vascular implants.

Análise morfométrica da parede arterial após o implante de stent em aorta abdominal de suínos : estudo comparativo entre stents metálicos não recobertos e recobertos com politetrafluoroetileno

O espessamento intimal e a reestenose que ocorrem após os procedimentos de angioplastia transluminal percutânea e/ou o implante de stents representam uma causa freqüente de falência destes procedimentos. O principal achado patológico responsável pela reestenose parece ser a hiperplasia intimal, já que o dispositivo intravascular é resistente ao remodelamento arterial geométrico. O propósito deste estudo é avaliar, através da morfometria digital, o espessamento intimal presente nas regiões da parede arterial imediatamente proximal e distal ao implante de um stent metálico em configuração em “Z “ não recoberto ou recoberto com PTFE. Vinte e cinco suínos de raça mista, com seis a dez semanas de idade, pesando em média 20 kg foram divididos em três grupos. No grupo I, cinco animais foram submetidos à exposição cirúrgica retroperitoneal da aorta abdominal, aortotomia e manipulação com uma bainha introdutora de 12 F. O grupo II incluiu dez animais que foram submetidos ao implante de um stent metálico auto-expansível não recoberto. No grupo III, incluindo também dez animais, foram implantados stents recobertos com PTFE. Após quatro semanas, todos os animais foram sacrificados e o segmento aorto-ilíaco foi removido. Quatro animais foram excluídos do estudo por trombose da aorta (um animal do grupo II e três animais do grupo III). Para a análise morfométrica foram utilizados os testes não paramétricos de Wilcoxon e de Kruskal-Wallis, para as comparações, respectivamente, no mesmo grupo e entre os grupos. Foi adotado o nível de significância de 5% ( p< 0,05). Quando os espécimes da parede arterial, imediatamente proximal e distal aos stents foram comparados, nenhuma diferença estatisticamente significativa foi encontrada entre as áreas luminal, intimal, média ou índice intimal em cada grupo. Na comparação entre os grupos, as áreas intimal, média e o índice intimal não demonstraram variação estatisticamente significativa. Foram identificadas diferenças entre os grupos quanto às áreas luminais proximais (p = 0,036) e distais (p=0,044). Pelo teste de comparações múltiplas para Kruskal-Wallis (Teste de Dunn) identificou-se diferença significativa entre os grupos I e II. Entretanto, quando estas variáveis foram controladas pelo fator peso (relação área luminal/peso) a diferença não foi mais observada. Concluímos que, após quatro semanas, stents recobertos com PTFE induzem um espessamento intimal justa-stent similar ao observado com stents não recobertos ou com a simples manipulação arterial com uma bainha introdutora. Neste modelo experimental suíno, de curto seguimento, o revestimento com PTFE não foi responsável por adicional espessamento intimal.

Análise morfométrica da reação intimal secundária ao implante de stent em artérias ilíacas submetidas à angioplastia : estudo experimental em suínos

OBJETIVO: analisar, por meio da morfometria digital, o espessamento intimal presente na artéria ilíaca de suínos, submetidos à angioplastia isoladamente e à angioplastia seguida do implante de stent. MATERIAIS E MÉTODOS: em dez suínos sadios, foi realizada a angioplastia de ambas as artérias ilíacas comuns (AIC) seguida do implante de um “Z” stent autoexpansível na AIC esquerda. Após quatro semanas, os animais foram sacrificados para a retirada de amostras de tecido arterial e preparo das lâminas histológicas de três grupos de peças de cada suíno divididas do seguinte modo: grupo 1, envolvendo o segmento arterial proximal do stent; grupo 2, envolvendo o segmento distal do stent; grupo 3, área da angioplastia da AIC direita. As imagens das lâminas foram digitalizadas e analisadas por programa de morfometria com cálculo da área luminal, área da camada íntima e área da camada média dos cortes histológicos. A análise estatística foi realizada através de média e desvio padrão das áreas em cada grupo, utilizando ANOVA, com teste Post-Hoc de Tukey e LSD. O valor de p≤0,05 foi considerado significativo. RESULTADOS: na análise das médias das áreas obtidas, foi encontrada uma diferença estatisticamente significativa quanto à camada íntima dos grupos 1 (5,41 mm²) e 2 (5,25 mm²), quando comparados ao grupo 3 (0,65 mm²), em relação à camada média dos grupos 1 (3,51 mm²) e 2 (3,70 mm²), quando comparados ao grupo 3 (5,59 mm²) e não se observou diferença significativa nas médias das áreas luminais dos três grupos (grupo 1: 6,63 mm²; grupo 2: 5,25 mm²; grupo 3: 5,78 mm²). CONCLUSÃO: a angioplastia da AIC do suíno, seguida do implante do stent, gerou um espessamento intimal maior do que aquele produzido apenas pela angioplastia; porém, a área da camada média apresentou-se diminuída nos grupos “angioplastia + stent”; a luz arterial não apresentou diferença entre estes grupos.