FR2722974A1 - METHOD FOR MODIFYING THE INTERNAL SURFACE OF SYNTHETIC PROSTHESES USED IN VASCULAR SURGERY - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé de modification de la surface interne des prothèses synthétiques utilisées en chirurgie vasculaire par réalisation in vitro d'une matrice endothéliale physiologique. The present invention relates to a method of modifying the internal surface of synthetic prostheses used in vascular surgery by producing in vitro a physiological endothelial matrix.
En chirurgie vasculaire, le pontage est l'une des techniques les plus utilisées pour traiter les lésions artérielles. L'idéal est de disposer d'un greffon artériel autologue ou, à défaut, d'un vaisseau autologue de type veineux : veine saphène interne la plupart du temps. In vascular surgery, bypass surgery is one of the most used techniques to treat arterial lesions. The ideal is to have an autologous arterial graft or, failing that, an autologous vessel of the venous type: saphenous vein most of the time.
Cette utilisation préférentielle de vaisseau autologue se heurte pourtant à un obstacle majeur : I'absence de greffon, que ce soit en fonction du site d'implantation, ou en raison des antécédents du malade (veine saphène strippée, utilisation précédente...) ou encore parce que des altérations importantes rendent le greffon inutilisable. However, this preferential use of autologous vessel comes up against a major obstacle: the absence of a graft, either depending on the site of implantation, or because of the patient's history (saphenous vein stripped, previous use ...) or still because major alterations render the graft unusable.
On s'est donc efforcé de trouver une alternative valable au matériel autologue. C'est ainsi que le développement et l'utilisation, au cours des 30 dernières années, de matériaux synthétiques, en particulier le Dacron (polyéthylène-téréphtalate), tissé ou tricoté, et le PTFE (polytétrafluoroéthylène) ont permis à la chirurgie vasculaire d'avancer de façon considérable. We therefore tried to find a valid alternative to autologous material. This is how the development and use, over the past 30 years, of synthetic materials, in particular Dacron (polyethylene terephthalate), woven or knitted, and PTFE (polytetrafluoroethylene) have allowed vascular surgery to '' advance considerably.
Ces prothèses synthétiques donnent des résultats comparables, en terme de perméabilité, à ceux d'un vaisseau autologue pour les artères de gros et moyens calibres. Mais leur non-adaptation aux artères de petit calibre (inférieur ou égal à 4 mm) est vite devenue évidente. Ceci s'explique, entre autres, par la haute thrombogénéicité de la surface interne synthétique. These synthetic prostheses give results comparable, in terms of permeability, to those of an autologous vessel for large and medium-sized arteries. But their non-adaptation to small arteries (less than or equal to 4 mm) quickly became evident. This is explained, among other things, by the high thrombogenicity of the synthetic internal surface.
En effet, après implantation, et lors de l'exposition au flux sanguin, il se produit très rapidement une adhésion et une agrégation plaquettaire, suivies par le développement d'un tissu fibreux inflammatoire sur la face interne (fibrine, fibroblastes, macrophages, leucocytes). L'augmentation de l'activité plaquettaire induit également une libération d'agents mitogènes des cellules musculaires lisses entraînant une hyperplasie aux zones d'anastomoses avec les vaisseaux adjacents. Indeed, after implantation, and during exposure to blood flow, adhesion and platelet aggregation very quickly occur, followed by the development of an inflammatory fibrous tissue on the internal surface (fibrin, fibroblasts, macrophages, leukocytes ). The increase in platelet activity also induces the release of mitogens from smooth muscle cells, leading to hyperplasia in the areas of anastomosis with adjacent vessels.
Chez l'animal, une endothélialisation spontanée de la surface peut parfois apparatifre au cours du temps, les cellules endothéliales provenant de capillaires extérieurs, de la circulation sanguine aussi bien que des vaisseaux adjacents
Chez l'homme, par contre, il n'y a pas de colonisation spontanée de la surface endoluminale à l'exception des zones juxta-anastomotiques.In animals, spontaneous endothelialization of the surface can sometimes appear over time, endothelial cells originating from external capillaries, the blood circulation as well as adjacent vessels
In humans, on the other hand, there is no spontaneous colonization of the endoluminal surface with the exception of the juxta-anastomotic zones.
Afin d'améliorer les prothèses synthétiques et pour les rendre utilisables même dans les petits calibres, on a pensé que la prothèse "idéale" devrait, entre autres, reproduire sur sa face interne la paroi vasculaire naturelle avec un revêtement endothélial fonctionnel et stable. In order to improve synthetic prostheses and to make them usable even in small calibers, it was thought that the "ideal" prosthesis should, among other things, reproduce on its internal face the natural vascular wall with a functional and stable endothelial coating.
En 1978, Herring et al. (Surgery 78 : 498 - 504) ont introduit le concept d'ensemencement des prothèses synthétiques par des cellules endothéliales autologues, afin d'obtenir une surface anti-thrombogénique. Par la suite, le développement des techniques de récolte et de multiplication en culture des cellules endothéliales, telles que celles décrites par Jarrel et al (1984 J. Vasc. In 1978, Herring et al. (Surgery 78: 498 - 504) introduced the concept of seeding synthetic prostheses with autologous endothelial cells, in order to obtain an anti-thrombogenic surface. Subsequently, the development of harvesting and multiplication techniques in culture of endothelial cells, such as those described by Jarrel et al (1984 J. Vasc.
Surg. 1: 757-764) ainsi que l'utilisation de facteurs adhésifs : fibronectine, laminine collagène...(Carabasi et al. 1991-Ann. Chir. Vasc. 5 : 477-184 et Vohra et al. 1991
Br.J. Surg. 78 : 417-420) ont permis le développement d'essais d'endothélialisation des prothèses vasculaires.Surg. 1: 757-764) as well as the use of adhesive factors: fibronectin, laminagen collagen ... (Carabasi et al. 1991-Ann. Chir. Vasc. 5: 477-184 and Vohra et al. 1991
Br.J. Surg. 78: 417-420) have enabled the development of endothelialization trials of vascular prostheses.
De nombreux essais ont ainsi pu être réalisés aussi bien chez l'animal que chez l'homme, sur du Dacron ou du PTFE. Numerous tests have thus been able to be carried out both in animals and in humans, on Dacron or PTFE.
Ces techniques permettent:
- la création d'une monocouche cellulaire fonctionnelle uniforme avant l'implantation ; il en résulte une réduction de l'activité plaquettaire et une amélioration de la perméabilité à court et moyen terme
- I'inhibition de la prolifération des cellules musculaires lisses
- une meilleure résistance des prothèses à l'infection.These techniques allow:
- creation of a uniform functional cell monolayer before implantation; this results in a reduction in platelet activity and an improvement in permeability in the short and medium term
- inhibition of the proliferation of smooth muscle cells
- better resistance of prostheses to infection.
Ces techniques ont pourtant des limites:
- résistance de la monocouche au flux sanguin
- différences de morphologie, de fixation et de potentiel de croissance des cellules endothéliales en fonction de leur origine (cellules veineuses ou artérielles) nécessitant leur réadaptation aux conditions physiologiques d'implantation
- difficulté d'organisation d'une procédure fiable sur le plan clinique et dans le temps : prélèvement, culture cellulaire, nécessité de stérilité absolue tout au long de ces étapes.However, these techniques have limits:
- resistance of the monolayer to blood flow
- differences in morphology, fixation and growth potential of endothelial cells depending on their origin (venous or arterial cells) requiring their readjustment to the physiological conditions of implantation
- difficulty in organizing a procedure that is reliable clinically and over time: sampling, cell culture, need for absolute sterility throughout these stages.
- difficultés d'évaluation clinique et recul dans le temps pour juger de la stabilité de la monocouche. - Difficulties in clinical evaluation and time back to judge the stability of the monolayer.
Les inventeurs ont cherché à contourner les limitations rédhibitoires entraînées par l'endothélialisation per-opératoire, et ils ont choisi de créer une prothèse synthétique dont la surface interne soit recouverte d'un substrat permettant l'endothélialisation vraie, in vivo, par des cellules endothéliales autologues et fonctionnelles. The inventors sought to circumvent the crippling limitations brought about by intraoperative endothelialization, and they chose to create a synthetic prosthesis whose internal surface is covered with a substrate allowing true endothelialization, in vivo, by endothelial cells. autologous and functional.
On sait que l'adhésion, la prolifération et la migration des cellules endothéliales sont fonction, avant tout, du support sur lequel elles reposent ; c'est ce support qui détermine la polarité, l'orientation, la morphologie et la réponse de la cellule aux facteurs stimulants. We know that the adhesion, proliferation and migration of endothelial cells depend, above all, on the support on which they rest; it is this support that determines the polarity, orientation, morphology and response of the cell to stimulating factors.
Dans l'environnement vasculaire naturel, ce support correspond à la membrane basale sous-endothéliale. Cette matrice extracellulaire (MEC) secrétée par la cellule endothéliale à son pôle basal possède une organisation et une composition définie en protéines matricielles et en facteurs de croissance. In the natural vascular environment, this support corresponds to the subendothelial basement membrane. This extracellular matrix (ECM) secreted by the endothelial cell at its basal pole has a defined organization and composition in matrix proteins and growth factors.
Les inventeurs se sont donc efforcés de recréer cette membrane basale naturelle sur la surface interne des prothèses synthétiques. The inventors have therefore endeavored to recreate this natural basement membrane on the internal surface of synthetic prostheses.
Différents travaux ont mis en évidence les propriétés adhésives de la MEC des cellules endothéliales de cornée ou d'aorte (Gospodarowicz D. 1984 A.R. Liss. Various studies have demonstrated the adhesive properties of the MEC of endothelial cells of the cornea or aorta (Gospodarowicz D. 1984 A.R. Liss.
Inc. N.Y. 275293). La MEC, secrétée par ces cellules en culture et déposée à leur pôle basai, reste fermement attachée au support de culture. Un lavage à l'aide d'un détergent doux de la monocouche cellulaire permet de libérer la matrice intacte et dépourvue d'éléments ou de débris cellulaires.Inc. N.Y. 275293). The MEC, secreted by these cells in culture and deposited at their basal pole, remains firmly attached to the culture support. Washing with a mild detergent of the cell monolayer releases the intact matrix free of cellular elements or debris.
En utilisant ce principe, les inventeurs ont mis au point un matriçage in vitro de prothèses synthétiques par de la MEC de cellules artérielles ; cette préparation autorise lors de l'implantation in vivo une colonisation rapide et complète de la surface endoluminale par les cellules endothéliales de l'hôte. Using this principle, the inventors have developed an in vitro matrixing of synthetic prostheses with MEC of arterial cells; this preparation allows rapid and complete colonization of the endoluminal surface by the endothelial cells of the host during the in vivo implantation.
Le procédé de modification de la surface interne des prothèses synthétiques utilisées en chirurgie vasculaire selon l'invention est caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser sur ladite surface interne une matrice endothéliale physiologique obtenue in vitro à partir de cellules artérielles. On assure ainsi l'endothélialisation vraie, in vivo, par des cellules endothéliales autologues et fonctionnelles. The process for modifying the internal surface of synthetic prostheses used in vascular surgery according to the invention is characterized in that it consists in producing on said internal surface a physiological endothelial matrix obtained in vitro from arterial cells. This ensures true endothelialization, in vivo, by autologous and functional endothelial cells.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ladite surface interne est préalablement revêtue de fibronectine humaine. According to a preferred embodiment of the invention, said internal surface is previously coated with human fibronectin.
La présente invention sera mieux comprise, et ses avantages ressortiront bien de la description qui suit du protocole de validation in vitro. The present invention will be better understood, and its advantages will emerge clearly from the following description of the in vitro validation protocol.
Préparation de lianées cellulaires Des lignées artérielles, destinées à l'étape de matriçage et d'endothélialisation, ont été préparées à partir d'aortes ou d'artères fémorales de mammifères. Preparation of cell lines Arterial lines, intended for the matrixing and endothelialization stage, were prepared from aortas or femoral arteries of mammals.
Chaque prélèvement artériel obtenu, quelque soit son origine ou sa nature, a été traité de la même façon, dans des conditions rigoureusement contrôlées de biosécurité (stérilité, innocuité). Each arterial sample obtained, whatever its origin or nature, was treated in the same way, under rigorously controlled biosecurity conditions (sterility, harmlessness).
L'échantillon artériel, déposé sur un plateau, est incisé longitudinalement puis rincé délicatement à l'aide d'une solution saline pour éliminer les éléments sanguins résiduels. Les cellules endothéliales sont récoltées par grattage de toute la surface, puis ensemencées dans un puit de culture (plaque 24 puits). La plaque de culture est incubée 24 h minimum à 37"C avant le premier changement de
milieu de culture.The arterial sample, placed on a tray, is incised longitudinally and then gently rinsed with a saline solution to remove residual blood elements. The endothelial cells are harvested by scraping the entire surface, then sown in a culture well (24-well plate). The culture plate is incubated at least 24 h at 37 "C before the first change of
culture centre.
Le milieu de culture pour ce travail est de préférence le milieu EGM commercialisé par Clonetics : milieu MCDB 131 supplémenté en sérum de veau foetal, hydrocortisone, facteur de croissance épidermique recombinant humain (hEGF), extrait de cerveau bovin (Bovine Brain Extract BBE). The culture medium for this work is preferably the EGM medium marketed by Clonetics: MCDB 131 medium supplemented with fetal calf serum, hydrocortisone, human recombinant epidermal growth factor (hEGF), bovine brain extract (Bovine Brain Extract BBE).
Les cellules endothéliales peuvent être décollées de leur support pour récolte ou réensemencement par action d'une solution de Trypsine-EDTA. Endothelial cells can be detached from their support for harvesting or reseeding by the action of a Trypsin-EDTA solution.
Validation du matrice sur PTFE
Conformation : Les essais d'endothélialisation in vitro ont été réalisés sur des disques de PTFE + fibronectine humaine + MEC de cellules artérielles comparativement à des disques de PTFE non modifié et de PTFE enduit de fibronectine humaine seule.Validation of the matrix on PTFE
Conformation: In vitro endothelialization tests were carried out on PTFE + human fibronectin + MEC arterial cell disks compared to unmodified PTFE and PTFE disks coated with human fibronectin alone.
Une modification de tubes Ependorf a permis de réaliser des chambres de culture de 0,5 cm2 de surface, permettant une immobilisation du matériau prothétique (PTFE -Dacron) ; chaque disque ainsi formé est autoclavé avant son utilisation. A modification of Ependorf tubes made it possible to produce culture chambers with a surface area of 0.5 cm2, allowing immobilization of the prosthetic material (PTFE-Dacron); each disc thus formed is autoclaved before use.
Enduction Dar la fibronectine humaine - Les disques sont incubés 1 h à 37"C ou une nuit à 4"C avec 5 zg/cm2 de fibronectine de plasma humain. L'excès de gel est aspiré, laissant un film fin à la surface. Coating with human fibronectin - The discs are incubated for 1 hour at 37 "C or overnight at 4" C with 5 μg / cm 2 of fibronectin from human plasma. The excess gel is sucked off, leaving a thin film on the surface.
Enduction Dar une couche matricielle artérielle
Les cellules artérielles sont ensemencées à la densité de 105 cellules / cm2, sur la surface prothétique préalablement enduite de fibronectine. Elles sont alors maintenues en culture pendant environ 12 jours dans le milieu de culture
EGM + 4 % de Dextran T 40. Un changement régulier du milieu est effectué tous les 3 jours. Au terme de ce temps de culture, les cellules sont décollées par 2 incubations successives de 30 min. dans une solution d'urée 2 M à 37"C, laissant la MEC fermement attachée au disque de PTFE et dépourvue d'éléments cellulaires.Coating of an arterial matrix layer
The arterial cells are seeded at a density of 105 cells / cm2, on the prosthetic surface previously coated with fibronectin. They are then kept in culture for approximately 12 days in the culture medium.
EGM + 4% Dextran T 40. A regular change of the medium is carried out every 3 days. At the end of this culture time, the cells are detached by 2 successive 30 min incubations. in a 2 M urea solution at 37 "C, leaving the MEC firmly attached to the PTFE disc and devoid of cellular elements.
Endothêlialisation in vitro
Des cellules artérielles d'aorte de porc sont ensemencées, en parallèle, sur les différents supports (PTFE nu, PTFE + fibronectine humaine, PTFE + fibronectine humaine + MEC artérielle) à la densité de 105 cellules / disque ; elles sont ensuite cultivées pendant une période de 5 à 7 jours dans le milieu EGM.In vitro endothelialization
Pig aorta arterial cells are seeded, in parallel, on the various supports (naked PTFE, PTFE + human fibronectin, PTFE + human fibronectin + arterial ECM) at a density of 105 cells / disc; they are then cultivated for a period of 5 to 7 days in the EGM medium.
La capacité d'endothélialisation de chaque support est déterminée par les essais suivants:
- numération cellulaire aux jours J + 1 et J + 5 de la culture des cellules détachées par l'action d'une solution de Trypsine -EDTA (compteur de cellule:
Coulter ZM). Les résultats, exprimés par la moyenne d'essais réalisés en triplicate pour chaque support. sont illustrés par le dessin schématique annexé dans lequel:
Figures 1, 2, et 3 sont des graphiques-barres de numération cellulaire.The endothelialization capacity of each support is determined by the following tests:
- cell count on days D + 1 and D + 5 of the culture of the detached cells by the action of a solution of Trypsin -EDTA (cell counter:
Coulter ZM). The results, expressed by the average of triplicate tests carried out for each support. are illustrated by the appended schematic drawing in which:
Figures 1, 2, and 3 are bar graphs of cell counts.
Sur ces figures, le nombre de cellules est porté en abscisses et le nombre de jours en ordonnées. In these figures, the number of cells is plotted on the abscissa and the number of days on the ordinate.
On voit, sur la figure 1 la presque totale absence d'adhésion des cellules endothéliales sur le support PTFE nu (8 % seulement des cellules ont adhéré à J + 1). Ce paramètre est restauré par l'enduction de la surface prothétique par la fibronectine humaine (FN H) : 40 % d'adhésion, et est amélioré de façon significative sur le support PTFE + fibronectine humaine + MEC artérielle (MEC
ART). La numération réalisée à J + 5 met en évidence la prolifération des cellules endothéliales sur ce support : le nombre de cellules est multiplié par 4 entre J + 1 et
J + 5. Les propriétés de rn'servoir en facteurs de croissance de la MEC artérielle semblent être conservées permettant ainsi une stimulation de la croissance cellulaire sur ce support.We see in Figure 1 the almost complete lack of adhesion of endothelial cells on the bare PTFE support (only 8% of cells have adhered to D + 1). This parameter is restored by coating the prosthetic surface with human fibronectin (FN H): 40% adhesion, and is significantly improved on the support PTFE + human fibronectin + arterial MEC (MEC
ART). The count performed on D + 5 highlights the proliferation of endothelial cells on this support: the number of cells is multiplied by 4 between D + 1 and
D + 5. The properties of rn'servoir growth factors of arterial MEC seem to be preserved thus allowing a stimulation of cell growth on this support.
- examen en microscoDie à balavaae : chaque disque endothélialisé a été fixé au glutaraldéhyde 2,5 % dans un tampon au phosphate (PBS : Phosphate Buffer Saline solution) pendant 1 h à température ambiante. Après 3 lavages de 20 min dans du PBS, on réalise une post-fixation dans du tétroxyde d'osmium 1 % dans du tampon cacodylate 0,3 M pendant 1 h à 4"C. La déshydratation des échantillons est obtenue par passage dans des bains d'éthanol de concentration croissante : 2 min. dans l'éthanol à 30 , 50 , 70 , 95 , puis 2 fois 3 min. dans l'éthanol à 100 . Après séchage par agitation rapide dans l'air, les échantillons sont recouverts d'or par pulvérisation cathodique et examinés à l'aide d'un microscope Philips XL20. - balavaae microscopy examination: each endothelialized disc was fixed with 2.5% glutaraldehyde in a phosphate buffer (PBS: Phosphate Buffer Saline solution) for 1 h at room temperature. After 3 washes of 20 min in PBS, a post-fixation is carried out in 1% osmium tetroxide in 0.3 M cacodylate buffer for 1 h at 4 "C. The samples are dehydrated by passage through ethanol baths of increasing concentration: 2 min in ethanol at 30, 50, 70, 95, then 2 times 3 min in ethanol at 100. After drying by rapid stirring in air, the samples are coated with gold by sputtering and examined using a Philips XL20 microscope.
On constate que la MEC secrétée sur le PTFE enduit de fibronectine humaine permet une couverture endothéliale homogène et complète. Un ensemencement de cellules artérielles sur les deux autres supports étudiés laisse la surface du matériau apparente en de multiples endroits, même après enduction par la fibronectine. It is found that the CEM secreted on the PTFE coated with human fibronectin allows a homogeneous and complete endothelial coverage. Seeding of arterial cells on the other two supports studied leaves the surface of the material visible in multiple places, even after coating with fibronectin.
Une éventuelle modification du matriçage a été ensuite étudiée. A possible modification of the matrixing was then studied.
Par contraste avec l'endothélium, la lame basale sous endothéliale représente une surface hautement thrombogénique et I. Vlodavsky et al (1982
Thromb.Res. 28 179-191) concluent à une interaction spécifique plaquettes matrice et il propose deux traitements palliatifs:
- fixation légère de la matrice par du glutaraldéhyde : ce traitement est connu pour son action inhibitrice sur la prolifération cellulaire mais également pour sa haute toxicité, ce qui interdit son utilisation lors d'une implantation chez l'homme.In contrast to the endothelium, the basal lamina under endothelial represents a highly thrombogenic surface and I. Vlodavsky et al (1982
Thromb.Res. 28 179-191) conclude that there is a specific interaction between platelet matrix and it offers two palliative treatments:
- slight fixation of the matrix by glutaraldehyde: this treatment is known for its inhibitory action on cell proliferation but also for its high toxicity, which prohibits its use during implantation in humans.
- dénaturation des protéines de la matrice par chauffage ; L'adhésion plaquettaire est inhibée par une exposition de la matrice à une température de 90"C pendant 10 min. Cette dénaturation protéique a aussi pour conséquence une diminution de l'adhésion des autres cellules. - denaturation of matrix proteins by heating; Platelet adhesion is inhibited by exposure of the matrix to a temperature of 90 ° C for 10 min. This protein denaturation also results in a reduction in the adhesion of the other cells.
C'est cette technique, qui n'est pas toxique pour l'homme, que les inventeurs se sont proposés d'utiliser, en vérifiant toutefois que la diminution de capacité d'adhésion n'influence pas de façon significative la capacité d'endothélialisation. It is this technique, which is not toxic to humans, that the inventors have proposed to use, while checking, however, that the reduction in adhesion capacity does not significantly influence the endothelialization capacity. .
Traitement de la MEC
Des disques de PTFE, matricés par la MEC de cellules artérielles et chauffés à 70"C et 90"C ont été ensemencés par des cellules artérielles de porc.Treatment of CEM
PTFE discs, stamped by the MEC of arterial cells and heated to 70 "C and 90" C were seeded by pig arterial cells.
L'adhésion et la prolifération cellulaire ont été évaluées par numération cellulaire aux jours J + 1 et J + 5 de la culture.Cell adhesion and proliferation were evaluated by cell count on days D + 1 and D + 5 of the culture.
Les résultats, obtenus pour des essais réalisés en triplicate, sont représentés à la figure 2. Ils ne démontrent pas de différence significative pour les deux paramètres considérés entre la MEC chauffée à 90"C et la MEC de contrôle; on constate par contre une légère diminution pour la MEC chauffée à 70"C. The results, obtained for tests carried out in triplicate, are shown in Figure 2. They do not demonstrate a significant difference for the two parameters considered between the MEC heated to 90 "C and the control MEC; on the other hand, there is a slight decrease for the MEC heated to 70 "C.
Validation du matriçage sur Dacron
Les mêmes méthodes d'étude ont été appliquées au matériau Dacron et
Ion voit, sur la figure 3, la nette amélioration de la capacité d'endothélialisation du
Dacron matricé (MEC-ART) par rapport aux autres présentations de ce matériau nu ou enduit de fibronectine humaine (FNH) .Validation of the matrixing on Dacron
The same study methods were applied to the Dacron material and
We see, in Figure 3, the marked improvement in the endothelialization capacity of the
Dacron matrixed (MEC-ART) compared to other presentations of this naked material or coated with human fibronectin (FNH).
Les résultats exposés ci-dessus ont conduit les inventeurs à proposer un protocole pour le procédé de modification de la surface interne des prothèses synthétiques qui comporte les étapes suivantes:
- Enduction de la surface interne de la prothèse par incubation avec une solution de fibronectine recombinante humaine
- lavage avec une solution saline pour élimination de l'excès de fibronectine
- ensemencement de la face interne de la prothèse par une suspension de cellules endothéliales artérielles, puis culture cellulaire par incubation de cette prothèse dans un récipient stérile à 37"C
- élimination des cellules artérielles par action d'une solution d'urée 2 M
- stockage de la prothèse ainsi matricée à 4"C dans un environnement
stérile.The results set out above have led the inventors to propose a protocol for the method of modifying the internal surface of synthetic prostheses which comprises the following steps:
- Coating of the internal surface of the prosthesis by incubation with a solution of human recombinant fibronectin
- washing with saline solution to remove excess fibronectin
- inoculation of the internal surface of the prosthesis with a suspension of arterial endothelial cells, then cell culture by incubation of this prosthesis in a sterile container at 37 "C
- elimination of arterial cells by the action of a 2 M urea solution
- storage of the prosthesis thus stamped at 4 "C in an environment
sterile.
Avantageusement, l'étape d'élimination des cellules artérielles par action d'une solution d'urée est suivie d'une étape de chauffage de la prothèse à 90"C pendant 10 minutes
Un protocole précis pour la modification de la surface interne des prothèses synthétiques selon l'invention est décrit ci-après:
- enduction de la surface interne de la prothèse par incubation avec une solution de fibronectine recombinante humaine : 2 à 10 g /cm2 pendant 1 heure à 37"C. Advantageously, the step of eliminating arterial cells by the action of a urea solution is followed by a step of heating the prosthesis at 90 "C for 10 minutes.
A specific protocol for modifying the internal surface of the synthetic prostheses according to the invention is described below:
coating of the internal surface of the prosthesis by incubation with a solution of human recombinant fibronectin: 2 to 10 g / cm 2 for 1 hour at 37 ° C.
- lavage avec une solution saline (PBS) pour élimination de l'excès de fibronectine
- ensemencement de la face interne de la prothèse par une suspension de cellules endothéliales artérielles, à une densité comprise entre 0,5.105 et 2.105 cellules par cm2 et incubation de cette prothèse dans un récipient stérile à 37"C avec rotations régulières, au rythme de 4 par heure pendant 2 à 3 heures.- washing with saline solution (PBS) to remove excess fibronectin
- inoculation of the internal surface of the prosthesis with a suspension of arterial endothelial cells, at a density between 0.5.105 and 2.105 cells per cm2 and incubation of this prosthesis in a sterile container at 37 "C with regular rotations, at the rate of 4 per hour for 2 to 3 hours.
- culture dans un bain de milieu EGM + 4 % de Dextran T40 pour 10 à 15 jours avec changement du milieu 2 fois par semaine
- au terme de cette période, élimination des cellules artérielles par action d'une solution d'urée 2 M pendant 30 minutes à 37"C
- chauffage de la prothèse à 90"C pendant 10 minutes
- stockage de la prothèse ainsi matricée à 4"C dans un environnement présentant des garanties de parfaite stérilité pour une période pouvant aller de 3 à 6 mois.- culture in a bath of EGM medium + 4% of Dextran T40 for 10 to 15 days with change of the medium 2 times per week
- at the end of this period, elimination of arterial cells by the action of a 2 M urea solution for 30 minutes at 37 "C
- heating of the prosthesis at 90 "C for 10 minutes
- storage of the prosthesis thus stamped at 4 "C in an environment presenting guarantees of perfect sterility for a period which can range from 3 to 6 months.
Des essais de validation in vivo ont ensuite été effectués et vont maintenant être décrits. In vivo validation tests were then carried out and will now be described.
Protocole opératoire
Au cours de deux mois consécutifs, les inventeurs ont implanté 4 prothèses matricées chez 4 cochons.Operating procedure
During two consecutive months, the inventors implanted 4 molded prostheses in 4 pigs.
Cette expérimentation a été précédée de deux essais chez deux cochons pour juger de la faisabilité et mettre au point un protocole reproductible. This experiment was preceded by two trials in two pigs to assess the feasibility and develop a reproducible protocol.
Les cochons étaient âgés d'un mois, pesaient 20 kg, le sexe ratio était de 2 mâles et 2 femelles. The pigs were one month old, weighed 20 kg, the sex ratio was 2 males and 2 females.
Les prothèses étaient toutes matricées selon la technique de l'invention. Il s'agissait de 4 tubes droits, 3 en PTFE et 1 en Dacron de diamètre de 6 mm, sauf pour 1 tube en PTFE de diamètre 5 mm et de 6 cm de longueur implantée. The prostheses were all stamped according to the technique of the invention. These were 4 straight tubes, 3 in PTFE and 1 in Dacron with a diameter of 6 mm, except for 1 PTFE tube with a diameter of 5 mm and 6 cm in length.
Les cochons ont été opérés sous anesthésie générale au propofol après une prémédication par la kétamine, l'atropine et le midazolam. Ils étaient intubés et ventilés avec une voie veineuse périphérique. The pigs were operated on under general propofol anesthesia after premedication with ketamine, atropine and midazolam. They were intubated and ventilated with a peripheral venous route.
L'intervention a consisté en la mise en place, après laparotomie médiane d'un tube droit aorto-aortique sous rénal. Les anastomoses proximales et distales terminales ont été confectionnées avec un surjet de fils non résorbables en polypropylène. The intervention consisted in the installation, after median laparotomy of a right aorto-aortic tube under renal. The proximal and distal terminal anastomoses were made with an overlock of non-absorbable polypropylene threads.
Les cochons ont été opérés sous héparinothérapie 500 Ul en injection intraveineuse avant le clampage puis, 500 Ul à la fermeture, associée à 250 mg d'acétyl salicylate de lysine en intraveineuse. On a poursuivi l'administration de l'acétyl salicylate de lysine per os (introduit directement dans l'anrière-gorge des cochons) à la dose de 500 mg, un jour sur deux, et ce pendant les 8 jours postopératoires. The pigs were operated on heparin therapy 500 IU by intravenous injection before clamping and then 500 IU at closure, combined with 250 mg of lysine acetyl salicylate intravenously. The administration of lysine acetyl salicylate per os (continued directly into the pigs' throat) was continued at a dose of 500 mg every other day for the 8 postoperative days.
Les explantations ont été faites pour les prothèses en PTFE 8 jours, 15 jours et 1 mois après la première intervention et à 1 mois pour la prothèse en
Dacron.The explantations were made for the PTFE prostheses 8 days, 15 days and 1 month after the first intervention and at 1 month for the prosthesis in
Dacron.
Le jour de l'explantation, tous les cochons étaient en bon état général, sans signes fonctionnels, les membres inférieurs étaient chauds et il y avait des pouls périphériques perçus au doigt. On the day of explantation, all the pigs were in good condition, with no functional signs, the lower limbs were warm and there were peripheral pulses perceived on the finger.
L'explantation, menée sous anesthésie générale, a consisté en l'ablation de la prothèse avec repérage et prélèvement des anastomoses proximales et distales ; les animaux n'ont été sacrifiés qu'après l'intervention. The implantation, carried out under general anesthesia, consisted in the ablation of the prosthesis with location and removal of the proximal and distal anastomoses; the animals were not sacrificed until after the intervention.
Résultats
Observation macroscopique
Toutes les prothèses étaient perméables. Elles ont été sectionnées en deux dans le sens longitudinal et l'on n'a pas constaté macroscopiquement de thrombose pariétale importante, ni de dépôts fibrino-plaquettaires.Results
Macroscopic observation
All the prostheses were permeable. They were sectioned in two in the longitudinal direction and no significant wall thrombosis or fibrino-platelet deposits were macroscopically observed.
Microscopie électronique à balayage
Dès leur retrait, les prothèses ont été rincées soigneusement afin d'éliminer les éléments sanguins résiduels puis elles ont été fixées une heure dans du glutaraldéhyde 2,5 % dans du PBS à température ambiante. On a ensuite procédé à leur étude en microscopie électronique à balayage suivant le protocole de préparation décrit lors de la validation in vitro. La chronologie d'implantation de 8 jours, 15 jours et 1 mois a permis de suivre l'endothélialisation progressive (8 et 15 jours) et complète (1 mois) de toute la surface interne des prothèses que ce soit en PTFE ou en Dacron:
- 8 jours : début de couverture endothéliale en monocouche sur 1 cm environ à partir des anastomoses et apparition de zones cellulaires endothéliales au sein des dépots de fibrine observés sur toute la partie centrale de la prothèse
- 15 jours : la couverture endothéliale est pratiquement achevée ; les macrophages visibles au centre même de la prothèse assurent le nettoyage des zones de fibrine
- 1 mois (PTFE et Dacron) : endothélialisation totale et exclusive de la surface inteme de la prothèse.Scanning electron microscopy
As soon as they were removed, the prostheses were rinsed thoroughly in order to remove the residual blood elements and then they were fixed for one hour in 2.5% glutaraldehyde in PBS at room temperature. They were then studied by scanning electron microscopy according to the preparation protocol described during the in vitro validation. The implantation chronology of 8 days, 15 days and 1 month made it possible to follow the progressive (8 and 15 days) and complete (1 month) endothelialization of the entire internal surface of the prostheses, whether PTFE or Dacron:
- 8 days: start of endothelial coverage in a monolayer of about 1 cm from the anastomoses and appearance of endothelial cellular areas within the fibrin deposits observed throughout the central part of the prosthesis
- 15 days: the endothelial cover is practically completed; macrophages visible at the very center of the prosthesis ensure the cleaning of fibrin areas
- 1 month (PTFE and Dacron): total and exclusive endothelialization of the internal surface of the prosthesis.
MicroscoDie électronique à transmission
Les échantillons prothétiques fixés au glutaraldéhyde sont post-fixés au tétroxyde d'osmium 1 % dans un tampon cacodylate pendant 1 heure à 4"C. Ils sont ensuite déshydratés à l'aide d'une gamme progressive d'éthanol 5 minutes dans l'éthanol à 30 , 50", 70 , 95 , 3 fois 10 minutes dans l'éthanol à 100" puis 3 fois 10 minutes dans de l'oxyde de propylène. Après inclusion des échantillons dans une résine époxy des sections ultrafines sont réalisées à l'aide d'un ultramicrotome puis contrastées à l'acétate d'uranyl et au citrate de plomb avant leur observation.Transmission electron microscope
The prosthetic samples fixed with glutaraldehyde are post-fixed with 1% osmium tetroxide in cacodylate buffer for 1 hour at 4 "C. They are then dehydrated using a progressive range of ethanol 5 minutes in the ethanol at 30, 50 ", 70, 95, 3 times 10 minutes in ethanol at 100" then 3 times 10 minutes in propylene oxide. After inclusion of the samples in an epoxy resin, ultrafine sections are made at 1 using an ultramicrotome then contrasted with uranyl acetate and lead citrate before their observation.
L'observation de la couche cellulaire endoluminale révèle, dans le sens lumière-paroi, les présences successives de cellules endothéliales jointives et en voie de quiescence, de cellules de nature macrophagiques au sein d'un réseau de fibrine et d'une couche de cellules de type myofibroblastique qui ont constitué une matrice conjonctive en contact direct avec le matriçage prothétique (mise en évidence de fibres de collagène). Cette organisation anticipe la formation d'un tissu endoluminal normal. Observation of the endoluminal cell layer reveals, in the light-wall direction, the successive presence of adjoining and quiescent endothelial cells, cells of macrophagic nature within a fibrin network and a layer of cells. myofibroblastic type which have formed a connective matrix in direct contact with the prosthetic matrixing (highlighting of collagen fibers). This organization anticipates the formation of normal endoluminal tissue.
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