Absorbable mesh created by nanotechnology: Evaluation in animal hernia model  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
105523
Type K
Principal investigator Wéber, György
Title in Hungarian Nanotechnológiai módszerekkel előállított, felszívódó sérvháló állatkísérletes vizsgálata
Title in English Absorbable mesh created by nanotechnology: Evaluation in animal hernia model
Keywords in Hungarian felszívódó, sérvháló, nanotechnológia, állatkísérlet
Keywords in English absorbable, mesh, nanotechnology, animal hernia model
Discipline
Haematology, immunology, thrombosis, infectious diseases (Council of Medical and Biological Sciences)100 %
Ortelius classification: Surgery
Panel Clinical Medicine
Department or equivalent Department of Surgical Research and Techniques (Semmelweis University)
Participants Csukás, Domokos
Czóbel, Miklós
Fehér, Daniella
Ferencz, Andrea
Gál, István
Gamal Eldin, Mohamed
Jedlovszky-Hajdú, Angéla
Juhos, Krisztina
Molnár, Kristóf
Sándor, József
Szabó, Györgyi
Zrínyi, Miklós
Starting date 2012-09-01
Closing date 2016-08-31
Funding (in million HUF) 27.612
FTE (full time equivalent) 9.30
state closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.

Célunk egy olyan olcsó, hasfali rekonstrukcióra alkalmas, kontrollált, lassan felszívódó háló (NME) kifejlesztése, mely tartósan vázat biztosít a kialakuló hegszövetnek.
Vizsgálni kívánjuk a különböző vastagságú felszívódó NME háló beépülését nyúlmodellen, a háló adhézió képződésre gyakorolt hatását patkánymodellen. A beépülés mértéke, a remodelling és felszívódás foka valamint a szakítószilárdság változása áll a mechanikai, histopathologiai és immunohistochemiai vizsgálataink középpontjában A polipropilén vázra felvitt, különböző vastagságú NME háló vizsgálatától a mechanikai megerősítés lehetséges szerepére várunk választ.
Az általunk megelőzően kifejlesztett, szilikonnal fedett, polipropilen háló (nem felszívódó) bizonyítottan lecsökkenti a hasűri összenövések kialakulását, ezért ezt a tulajdonságát össze kívánjuk hasonlítani a felszívódó NME hálóéval.
A kizárólag felszívódó komponensekből álló háló viselkedése izgalmas kutatási terület. Az infekcióval szemben általában jobban ellenáll, jobb a beépülése és csekélyebb az általa kiváltott idegentest reakció Egyik ilyen, biológiai eredetű felszívódó háló a „Surgisis”, - mely a sertés vékonybél submucosa extracellularis mátrixából készül – komoly hátránya, hogy a szerkezete viszonylag gyorsan átalakul, a szervezetben alig 3-4 hónap alatt „remodellálódik” és szakítószilárdsága töredékére csökken.
Az általunk fejlesztés alatt álló NME háló összehasonlítása a Surgisis, felszívódó biológiai hálóval további fontos eredményeket sejtet.

Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.

A sérvek sebészi kezelésében a háló beültetés jelentősen csökkenti a kiújulás esélyét. Erre a célra leggyakrabban a polipropilén hálót használjuk. Jelenleg a legváltozatosabb pórus nagyságú, szakítószilárdságú, súlyú és felszínű háló létezik. A nem felszívódó háló specifikus szövődménye a zsugorodás, a műtéti területről való elvándorlás, illetve a környező zsigerek károsítása, az erozió lehet. A csökkentett idegentest tartalmú és ezért könnyebb makropórozus hálók a klinikai adatok szerint kevésbé zsugorodnak, mérsékeltebb gyulladásos reakciót generálnak. Logikusnak tűnik, hogy a helyzet ideális megoldása lehet, ha a beültetett háló csak átmenetileg, a megbízható hegszövet kialakulásának idejére van a szervezetben, majd feladata teljesítésével felszívódik.
Feltételezéseink szerint, a nanotechnológiai módszerekkel előállított, felszívódó, hydrophob tulajdonságokkal bíró háló alkalmas lehet a "scaffold" funkció betöltésére és a segítségével kialakuló hegszövet megbízható tartást biztosít a hasfalnak a háló felszívódása után is.

Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!

A nanotechnológia a háló fejlesztésben új távlatokat nyit, mert segítségével számtalan lehetőségünk van a struktúra kémiai, molekuláris szintű megváltoztatására és az optimális szerkezet alkalmazására. Az alacsony költségű technológia olcsó termék előállítását is lehetővé teszi.
A sérvháló kutatás jelentőségét a klinikai probléma nagysága jelzi. Mivel a sérvműtét a leggyakoribb általános sebészeti beavatkozás és elfogadható eredményt csak a hálóbeültetéstől várhatunk, alapvető, hogy megfelelő háló álljon a sebész rendelkezésére. A sérvsebészetben, az elmúlt években a laparoszkópos rekonstrukció került előtérbe, mely a betegek számára kisebb műtéti megterhelést és posztoperatív fájdalmat valamint rövidebb ápolási időt jelent. A hasüregbe ültetett hagyományos hálók azonban különböző szövődményeket okozhatnak: adhéziók, bél erózió, fisztula, hashártyagyulladás. Ezen szövődmények kiküszöbölése céljából rendkívül nagy az igény a felszívódó illetve remodellálódó hálókra.

A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média illetve az adófizetők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI számára.

A sérvműtét a leggyakoribb általános sebészeti beavatkozás, hazánkban évente 20-25000, Európában pedig több mint egy millió sérvműtétet végeznek. A sérvsebészet eredményei, a hálóbeültetéssel végzett műtéti technikák térhódítása óta lényegesen javultak, azonban a nem felszívódó háló okozta szövődmények – különösen intraperitonealis alkalmazás esetén – igen súlyosak, illetve az ilyen lokalizációban alkalmazható, speciális hálók költsége rendkívül magas. Fentiek miatt munkacsoportunk tizenkét éve vizsgálja a lehetséges megoldásokat, és ennek eredményeként fejlesztettük ki a szilikon bevonattal rendelkező polipropilén hálót. Az általunk kifejlesztett hálóval végzett - az OTKA által is támogatott (azonosító: 49450) - állatkísérletes eredmények sikeresek voltak, és jelenleg már a háló preklinikai vizsgálata folyik. Jelen kutatásainkban egy újabb alternatívát kínáló, nanotechnológiai módszerekkel előállított, a kialakuló hegszövetnek tartósan vázat biztosító és aztán, teljes mértékben felszívódó háló kifejlesztését tervezzük. A felszívódó háló legnagyobb előnye, hogy nem marad idegen anyag a szervezetben, annak összes ismert jótékony hatásával. További előnye, hogy felhasznált, csekély költségű nanotechnológiai módszerek, nagyságrendekkel olcsóbb háló előállítását teszik lehetővé.
Summary
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.

The purpose of this study is to develop and evaluate in animal hernia model a new absorbable mesh (NME) created by nanotechnology. This mesh should remain as a scaffold before adequate in-growth of host tissues has occurred to maintain long-term support.
It is intended to examine the biological response of intraperitoneal positioned NME mesh in different thickness in rabbits and in rat model. Mesh ingrowth, degree of remodelling and absorption, and changes of tensile strength will be in focus of used histopathological and immunohistochemical methods. Investigation of different thickness NME covered polypropylene mesh will elucidate the possible role of mechanical support. Complaints of discomfort, foreign body sensation, limited abdominal wall movement or other serious complications caused by non- absorbable mesh, there is a great interest for resorbable implants. Their potential benefits include a reduced tendency towards infection compared to synthetic materials, increased biocompatibility, and lowered host foreign-body responses.
Surgisis—a non-crosslinked porcine derived small intestinal submucosa – has a rapid rate of remodelling and degradation (3-4 month) and it may bring further problems in the clinical setting when the overall quality and strength of the newly formed tissue is insufficient for abdominal wall repair.
To validate NME mesh it will be compared to a silicone covered polypropylene mesh (non-absorbable) and to an other commercially available absorbable mesh (Surgisis) and significant results are expected.

What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.

The surgical treatment of the hernias with a mesh implantation significantly reduces the chance of recurrence. For this purpose used most commonly the polypropylene mesh. Currently exists the most variable pore size, tensile strength, weight and surface mesh. The specific complications of non-absorbable mesh can be shrinkage, migration from the surgical site and the damaging of surrounding visceral area, the erosion.The reduced foreign-body content and therefore easier macroporosus nets clinical data shows that they generate a moderate inflammatory response. It seems logical, that the ideal solution of the situation can be that the implanted mesh only temporarily remains in the body until the evolving of the reliable scar tissue and after the fulfillment of this function absorbs itself. Assume that the absorbable, hydrophobic mesh produced by nano-technology may be suitable for scaffold-function and the scar tissue formed through the mesh, ensures a reliable hold for the abdominal wall after the absorption.

What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.

Nanotechnology opens new horizons in the development of the mesh, because of using a number of options we have the possibility to change the chemical structure in molecular-level and to apply the optimal structure. The low-cost technology allows to produce also cheap product. The very frequent clinical problem underline of the importance of the hernia-mesh research. Since the hernioplastica is the most common general surgical procedures and acceptable results can be expected only by the mesh-implantation, it is essential that proper mesh stand on the surgeon's disposal. In the hernia surgery the laparoscopic reconstruction in recent years came to the fore, which means for patients less surgical stress and postoperative pain as well as shorter recovery time. The traditional mesh implanted in the abdomen, however, can cause various complications: adhesion, bowel erosion, fistula, peritonitis. To eliminate these complications it is very high demand for absorbable nets.

Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NKFI in order to inform decision-makers, media, and the taxpayers.

The hernioplastica is the most common general surgical procedures. It is performed 20-25000 in our country every year, in Europe by more than one million. The results of the herniasurgery have improved since the surgical techniques with mesh implantations gathered ground, however, the non-absorbable mesh-related complications - especially when intraperitoneal application - are high, and the costs of the special mesh - which are usable in this localization - are extremely high. Because of these facts our group examines the possible solutions since twelve years, and as a result of this research we have developed silicone coated polypropylene mesh. The successful animal experiments of this research was supported by the OTKA grant (ID: 49450), and now the mesh is being under pre-clinical testing. Our present research offers yet another alternative: we plan to develop a completely absorbable mesh produced by nano-technology, which ensures a long-term frame for the resulting scar tissue. The absorbable mesh most significant advantage is that no foreign material remains in the body with all of its known beneficial effects. Additional advantage of the being used low-cost methods of nanotechnology, allows an order of magnitude cheaper to allow the production of net.





 

Final report

 
Results in Hungarian
Munkacsoportunk nanotechnológiai módszerek alkalmazásával olyan biokompatibilis és biodegradábilis polimer háló kifejlesztését tűzte ki célul, melynek felszívódása lassú, olcsó, hasfali rekonstrukcióra alkalmas, és tartósan vázat biztosít a kialakuló hegszövetnek. Nyúlmodellen vizsgáltuk a nanotechnológiai módszerekkel, szukcinimidből előállított felszívódó háló biológiai viselkedését, patkánymodellen pedig a háló adhézió képződésre gyakorolt hatását. A szukcinimidből előállított háló lényegesen kisebb összenövés generált mint a kontrollként használt polipropilén háló. Hasfalpótlásra azonban nem alkalmas, mert felszívódása gyorsabb, mint a megfelelő hasfali heg képződése. Ezért a következő kísérleteinket polivinil-alkohol (PVA) hálókkal végeztük. A PVA háló mechanikai tulajdonságait lényegesen javította a polipropilén váz. Sertés kísérletekben a felszívódó PVA háló és a bizonyítottan csekély adhéziót generáló, szilikonnal fedett, polipropilen háló összenövést indukáló hatását hasonlítottuk össze: mindkét háló környezetében minimális összenövést észleltünk. Kísérleteink utolsó fázisában kizárólag felszívódó komponensekből álló hálókat vizsgáltunk. A saját fejlesztésű PVA háló biológiai viselkedését a „Surgisis”- hálóval hasonlítottuk össze. Megállapítottuk, hogy mindkét háló viselkedése hasonló: csekély összenövést generál, fistula és egyéb gyulladásos szövődmény nem okoz. Összefoglalva megállapíthatjuk, hogy a PVA háló alkalmasnak bizonyult hasfali rekonstrukcióra és további kísérletes vizsgálatát tervezzük.
Results in English
Results of the herniasurgery have improved since the surgical techniques with mesh implantations gathered ground, however, the non-absorbable mesh-related complications - especially when intraperitoneal application - are high. Due to the above, our working group purpose was to develop an absorbable, hydrofobic mesh produced by nanotechnology which is suitable for scaffold-function and the scar tissue formed through the mesh, ensures a reliable hold for the abdominal wall after the absorption. Mesh ingrowths, degree of remodelling and absorption of intraperitoneal positioned szukcinimid mesh was investigated in rabbits. In rat model we found that szukcinimid mesh induced minimal adhesions compared to polypropylene mesh, however it was found that this mesh absorb before a sufficient abdominal scardevelopment. Polypropylene mesh provided sufficient mechanical support for PVA mesh. It was proved that non-absorbable silicone covered polypropylene mesh prevents the development of serious adhesion formation. In this study PVA mesh was compared to a silicone covered polypropylene mesh and we had similar results: minimal adhesions in both groups. In the last step PVA mesh was compared an other commercially available absorbable mesh (Surgisis). Both mesh induced minimal adhesions, with no significant inflammatory reactions. In summary we can conclude, the PVA mesh is appropriate for abdominal wall hernia repair and further investigation is planned.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=105523
Decision
Yes





 

List of publications

 
Czóbel Miklós, Ferencz Andrea, Csukás Domokos, Szabó Györgyi, Bata Orsolya, Molnár Kristóf, Hajdú Angéla, Zrínyi Miklós, Wéber György: Nanokémiai módszerekkel előállított sérvhálók viselkedése kísérleti állatokban, Kísérletes Sebészeti Kongresszus; Debrecen, 2013. június 13-15., 2013
K. Molnar, L. Rago, O. S. Bata, M. Czobel, A. Jedlovszky-Hajdu, M. Zrinyi, Gy. Weber,: Electrospun, cross-linked poly(aspartic acid) based fiber matrix: preparation and biological application,, Proceeedings Electrospinning, Principles, Possibilities and Practice 4-6th December 2013, London, UK, 2013
K. Molnar, L. Rago, O. S. Bata, M. Czobel, A. Jedlovszky-Hajdu, M. Zrinyi, Gy. Weber,: Cross-linked poly(amino acid) based fiber matrix for tissue replacement,, Abstract book of Bayreuth Polymer Symposium, 15-17th Szeptember 2013, Bayreuth, Germany, 2013
Gy Szabó, Gamal EM, G Arató, A Ferencz, J Sándor, E Bráth, D Csukás, Gy Wéber: The Stabilization of Adhesion Formation in the Abdominal Cavity – A Rat Model, Eur Surg Res 2014, 52: 128., 2014
D. Fehér, T. Dankó, K. Molnár, A. Ferencz, Gy. Szabó, D. Csukás, L. Seres Mészárosné O. Bata, I. Bulyovszky, A. Jedlovszky-Hajdú, M. Zrinyi, Gy. Wéber: Biocompatible Poly(Vinyl Alcohol) Nanomatrix for Hernia Repair, Eur Surg Res 2014, 52: 168, 2014
L Seres, K Molnár, Gy Szabó, L Fónyad, D Fehér, D Csukás, T Dankó, A Jedlovszky-Hajdú, M Zrínyi, Gy Wéber: Crosslinked Poly(Vinyl Alcohol) Based Nanofiber Mesh for Tissue Replacement, Eur Surg Res 2014, 52: 168, 2014
T. Danko, K. Molnar, L. Rago, O. S. Bata, Gy. Szabo, D. Csukas, I. Bulyovszky, D. Feher, L. Seres, L. Fonagy, A. Jedlovszky-Hajdu, Gy. Weber, M. Zrinyi.: Electrospun, Cross-Linked Poly(Succinimide) Based Biopolymer for Biomedical Application, Eur Surg Res 2014, 52: 180, 2014
Wéber Gy, Molnár K, Fónyad L, Szabó Gy, Fehér D, Seres L, Dankó T, Ferencz A, Csukás D, Bata O, Hajdú A, Zrínyi M.: Biomimetikus mátrixból készült sérvháló, Magyar Sebészet 2014,67 (3) 222-223., 2014
K.Molnar, L. Rago, O.S. Bata, M. Czobel, A. Jedlovszky-Hajdu, M. Zrinyi, Gy. Weber: Cross-linked poly(aspartic acid) based fiber matrix, BPPA14, 19-21th, May, 2014, Budapest, Hungary, 2014
Wéber György: Biomimetic Matrix Mesh for Laparoscopic Hernia Repair, pp. 22 in Proc. of the 6th Scientific Meeting of the Japan-Hungary-Poland Surgical Society,Tokyo,, 2014
D.Fehér, J. Sándor, T. Dankó , K. Molnár , A. Ferencz , Gy. Szabó , D. Csukás , L. Seres Mészárosné A.Jedlovszky-Hajdú , M.Zrinyi, ,Gy. Wéber: Electrospun Poly(vinyl)alcohol nanofibers for tissue replacement, pp. 42 in Proc. of the 6th Scientific Meeting of the Japan-Hungary-Poland Surgical Society,Tokyo, 2014
D.Fehér, J. Sándor, T. Dankó , K. Molnár , A. Ferencz , Gy. Szabó , D. Csukás , L. Seres Mészárosné A.Jedlovszky-Hajdú , M.Zrinyi, ,Gy. Wéber: Laparoszkópos beültetésre alkalmas felszívódó háló biokompatibilitási vizsgálata patkánymodellben, IX.HatárTerületi Mikroinvázív Beavatkozások Herceghalom,, 2015
Fehér D: A Poli (vinil alkoholból) készült sérvháló adhézióképződésre gyakorolt hatása kísérleti modellben, Magyar Sebész Társaság Kísérletes Sebészeti Szekció XXV. KONGRESSZUSA Pécs,, 2015
D.Fehér, J. Sándor, T. Dankó , K. Molnár , A. Ferencz , Gy. Szabó , D. Csukás , L. Seres Mészárosné A.Jedlovszky-Hajdú , M.Zrinyi, ,Gy. Wéber: Tissue engineered Poly (vinyl alcohol) mesh in rat model, Abstract book of 50th Golden Anniversary Congress of the ESSR, Liverpool 2015, 2015
Gy. Wéber: Significant changes in hernia surgery, VI International Scientific Conference SCIENCE4HEALTH in Peoples' Friendship University of Russia, Moscow, 2015
Gy. Wéber: "Poly(vinyl alcohol) based elecrospun mesh for hernia repair - animal – studies " invited speakers, Abstract book of Electrospun Nano-and microfibres for biomedical applications conference , Eger,, 2015
D. Fehér, Gy. Szabó, K. Molnár, A. Jedlovszky-Hajdú M. Zrínyi, Gy. Wéber: Biocompatible Poly (vinyl alcohol) nanomatrix for hernia repair, Abstract book of Electrospun Nano-and microfibres for biomedical applications conference Eger,, 2015
A. Ferencz: Electrospun, Cross-linked Poly(succinimide) Based Biopolymer for Biomedical Application, Abstract book of Electrospun Nano-and microfibres for biomedical applications conference , Eger, 2015
Szentes P: Korai tapasztalatok a nanotechnológiával előállított sérvhálók adhézióképző hatásáról, TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI KONFERENCIA Semmelweis Egyetem, Budapest,, 2015
Guba P M: Nanotechnológiával készült sérvhálók felhasználhatósága és biokompatibilitása, TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI KONFERENCIA Semmelweis Egyetem, Budapest, Regöly-Mérei különdíj - a benyújtott cikk Orvosi Hetilapban megjelenik, 2015
Guba P M: Nanotechnológiával készült sérvhálók felhasználhatósága és biokompatibilitása, TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI KONFERENCIA Semmelweis Egyetem, Budapest, Regöly-Mérei különdíj, 2015
Daniella Fehér, Andrea Ferencz, Györgyi Szabó, László Fónyad, Krisztina Juhos, Kristóf Molnár, Angéla Jedlovszky-Hajdú, Domokos Csukas , József Sandor, Miklós Zrinyi, György Wéber: Tissue engineered nanofiber Poly (vinyl alcohol) mesh for the treatment of abdominal wall hernia, International Journal of Bio-Technology and Research, 2016
Andrea Ferencz, Daniella Fehér, Györgyi Szabó, Titanilla Dankó, Péter Szentes, Domokos Csukás, József Sándor, Ferenc Ender, László Fónagy, Kristóf Molnár, Angéla Jedlovszky-Hajdú, Miklós Zrínyi & György Wéber: Abdominal hernia repair with poly(succinimide) and with its cysteamine crosslinked nanofiber hernia meshes. A preliminary experimental study, International Journal of Bio-Technology and Research, 2016
Gy. Wéber: Preliminary animal results with poly (vinyl alcohol) based elecrospun mesh for laparoscopic hernia repair, European Society of Surgery (Nápoly, 2016.06.09-11.) http://www.ess2016.it, 2016
Fehér Daniella, Szabó Györgyi, Csukás Domokos, Juhos Krisztina, Molnár Kristóf, Jedlovszky-Hajdú Angéla, Fónyad László, Ferencz Andrea, Zrínyi Miklós, Wéber György: Laparoszkópos beültetésre alkalmas felszívódó háló biokompatibilitási vizsgálata patkánymodellen, IX. Határterületi Mikroinvazív Beavatkozások Konferencia és Továbbképző Tanfolyam, Herceghalom, 2015
Wéber György: Szemléletváltás a hazai sérvsebészetben, Magyar Sebész Társaság Sebészeti Endoszkópos Szekció XVI. Kongresszusa, Eger, 2015
Fehér Daniella, Szabó Györgyi, Csukás Domokos, Juhos Krisztina, Molnár Kristóf, Jedlovszky-Hajdú Angéla, Fónyad László, Ferencz Andrea, Zrínyi Miklós, Wéber György: Laparoscopos beültetésre alkalmas felszívódó háló biokompatibilitási vizsgálata patkánymodellen, Magyar Sebész Társaság Sebészeti Endoszkópos Szekció XVI. Kongresszusa, Eger,, 2015
Guba P M: Új, laparoszkópos beültetésre alkalmas sérvháló állatkísérletes vizsgálata, Orv. Hetil., 2016, 157(5), 180–184., 2016





 

Events of the project

 
2017-11-09 10:22:15
Résztvevők változása




Back »