Polymers in Medicine

Polim. Med.
Scopus CiteScore: 3.5 (CiteScore Tracker 3.6)
Index Copernicus (ICV 2023) – 121.14
MEiN – 70
ISSN 0370-0747 (print)
ISSN 2451-2699 (online) 
Periodicity – biannual

Download PDF

Polymers in Medicine

2012, vol. 42, nr 1, January-March, p. 35–43

Publication type: original article

Language: Polish

Nowoczesne biomateriały jako opatrunki hemostatyczne w chirurgii oszczędzającej miąższ nerki – model zwierzęcy. Doniesienie wstępne

Modern biomaterials as a haemostatic dressings in kidney – nephron sparing surgery (NSS) – murine model. A preliminary report

Maciej Nowacki1,, Arkadiusz Jundziłł1,, Arkadiusz Jundziłł2,, Miłosz Bieniek3,, Tomasz Kowalczyk4,, Tomasz Kloskowski1,, Tomasz Drewa1,

1 Zakład Inżynierii Tkankowej, Collegium Medicum im. Ludwika Rydygiera w Bydgoszczy, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

2 Katedra i Klinika Chirurgii Ogólnej i Naczyń, Collegium Medicum im. Ludwika Rydygiera w Bydgoszczy, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

3 Katedra i Zakład Radiologii i Diagnostyki Obrazowej, Collegium Medicum im. Ludwika Rydygiera w Bydgoszczy, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

4 Zakład Mechaniki i Fizyki Płynów IPPT PAN, Warszawa

Streszczenie

Wprowadzenie. Rak nerki stanowi obecnie jeden z głównych problemów urologii onkologicznej. Coraz częstsze wykrycie przypadków tego typu nowotworu i wdrażania coraz to nowszych metod leczenia wiąże się z ogólnodostępnymi, dobrymi metodami diagnostyczno-obrazowymi. Około 40% guzów nowotworowych nerki wykrywanych jest klinicznie jako zmiany niezawansowane, w stadium T1N0M0. Oznacza to, że u tych pacjentów można przeprowadzić leczenie chirurgiczne przy użyciu metody oszczędzającej miąższ nerki (NSS – ang. Nephron Sparing Surgery), rezygnując z wykonania nefrektomii radykalnej, polegającej na usunięciu całej nerki. Niestety mimo oszczędzającego charakteru tego typu zabiegów, wiążą się one z możliwością powstania wznowy miejscowej nowotworu. Innym problem jest krwawienie śródzabiegowe. Obecnie w celu ich powstrzymania stosuje się opatrunki hemostatyczne. Potencjalnie istotnym klinicznie rozwiązaniem mogłoby być połączenie obu głównych punktów problematycznych, poprzez zastosowanie nowoczesnych biomateriałów pokrytych substancjami onkostatycznymi, jako opatrunków hemostatycznych celem prewencji wznowienia nowotworu.
Cel. Celem pracy było wykorzystanie nowoczesnych biomateriałów, jako opatrunków hemostatycznych, w eksperymentalnym zastosowaniu techniki częściowej resekcji guza nerki na przykładzie modelu zwierzęcego.
Materiał i metody. W doświadczeniu zastosowano 2 typy biomateriałów i standardowo wykorzystywany w chirurgii oszczędzającej miąższ nerki – opatrunek hemostatyczny jako kontrolę. Jako I typ biomateriału badano jednorodny opatrunek o prostopadle ułożonych włóknach, uzyskany z polikaprolaktonu na drodze elektroprzędzenia. Jako II typ wykorzystano jednorodny materiał o strukturze podobnej do waty medycznej, uzyskany także z polikaprolaktonu na drodze elektroprzędzenia. Jako model zwierzęcy (in vivo) w badaniu wykorzystano 10 myszy C57Bl/J (za zgodą lokalnej komisji etycznej). 8 myszy wykorzystano w badaniu przedmiotowym, 2 myszy zaś stanowiły odrębną kontrolę dla uzyskania danych na temat krwawienia. Myszom C57B1/J wszczepiano komórki czerniaka B16 na tydzień przed wykonaniem zabiegu NSS. Po 3 tygodniach zwierzęta uśpiono celem sekcyjnego porównania działania hemostatycznego opatrunków. Zwierzęta poddane ocenie krwawienia pozostawiono pod wpływem środków znieczulających do czasu zakończenia oceny.
Wyniki. Materiał I typu nadawał się najlepiej do zaopatrzenia rany, ze względu na swoją strukturę i poręczność przy wszywaniu. Czas działania opatrunku to 30 sekund. Materiał II typu spełnił swoją funkcję w zakresie tamowania krwawienia po około 50 sekundach. W grupie kontrolnej zaobserwowano także prawidłowe zaopatrzenie rany i spełnienie funkcji hemostatycznej zastosowanego materiału po 30 sekundach. Podczas obserwacji sekcyjnej stwierdzono także u 3 myszy wznowę nowotworu i przerzuty do innych tkanek narządów jamy brzusznej.
Wnioski. Badane biomateriały spełniły swoje hemostatyczne działanie, w czasie nie odbiegającym od standardowo wykorzystywanego klinicznie opatrunku hemostatycznego, co może być potencjalnym czynnikiem wykorzystania ich w dalszych badaniach, celem określenia ich dalszej przydatności w prewencji wznawiania nowotworu, po wykonaniu częściowej resekcji raka nerki za pomocą metody NSS.

Abstract

Introduction. Kidney cancer is now days, one of the main problems in oncological urology. More frequent cases detection of this type of cancer and the implementation of modern methods of treatment, involves the public and good diagnostic radiological imaging methods. Approximately 40% of renal tumors are detected clinically as a changes in T1N0M0 stage. This means that in these patients, surgery can be performed using the method of nephron sparing surgery (NSS), far from consisting the implementation of radical nephrectomy. Unfortunately, despite the saving nature of this type of treatment, NSS methods are associated with local recurrence of tumor formation. Another problem is intra operative bleeding, that’s why in order to stop this negative process surgeons currently use hemostatic dressings. Potentially and clinically significant solution could be a combination of this two main problematics points of concern, through the use of modern biomaterials coated on oncostatic substances as a haemostatic dressings, to the prevention of tumor recurrence.
Aim of the work. The aim of this work, was to present preliminary report of the use of advanced biomaterials, as haemostatic dressings in an experimental technique of nephron sparing surgery on an murine model.
Material and methods. In the experiment we use two types of biomaterials and the standard haemostatic dressing used in the nephron sparing surgery (NSS) as a control. We use a polycaprolactone biomaterial obtained by electrospinning. As a second type of biomaterial, we use a homogeneous material with a structure similar to wool, also obtained from medical polycaprolactone by electrospinning. As an murine (in vivo) model in the study, we use 10 C57BL / J mice (with the local ethical committee permission). 8 mice were used in the present study, 2 mice were constituted as a separate control for obtaining the bleeding data. Kidney melanoma cells were implanted under the C57B1/J B16 mouse kidney fibrous capsule, one week before NSS. After 3 weeks the animals were sacrificed for comparison of hemostatic dressings function.
Results. Used biomaterials fulfilled their role as a hameostatic dresings. The material (Type I) was convenient and good for suturing. Haemostatic action times were as follows: (Type I) – 30 seconds. (Type II) – 50 seconds. In the control group were also observed, a proper hemostatic function after 30 seconds. In sectional observation was also found in 3 kidneys section preparation samples, a local tumor recurrence and metastasis to the other tissues of the abdomen.
Conclusion. The tested biomaterials fulfill their hemostatic effect on kidney after NSS, without any significant difference acording to a standard hemostatic dressing used clinically. This data may be a potential factor for use in further studies to determine their continued relevance in the prevention of local tumor recurrence after nephron sparing surgery.

Słowa kluczowe

nowoczesne biomateriały, opatrunki hemostatyczne, chirurgia oszczędzająca miąższ nerki, NSS

Key words

modern biomaterials, haemostatic dressings, nephron sparing surgery, NSS

References (31)

  1. Wong-Ho Chow, Linda M., Dong & Susan S. Devesa: Epidemiology and risk factors for kidney cancer. Nature Reviews Urology (2010), 7, 245–257.
  2. Karami S., Schwartz K., Purdue M. P., Davis F. G., Ruterbusch J. J., Munuo S. S., Wacholder S., Graubard B. I., Colt J. S., Chow W. H.: Family history of cancer and renal cell cancer risk in Caucasians and African Americans. Br. J. Cancer. (2010), 102, 1676–1680.
  3. González-López R., Bueno-Serrano G., Mayor-De Castro J., Vázquez-Escuderos J. J., Díez-Nicolás V., Marcén Letosa R., Pascual Santos J., Burgos Revilla F. J.: Clinical presentation of renal cell carcinoma in renal transplant. Arch. Esp. Urol. (2009), 62, 207–213.
  4. Dobruch J., Borówka A., Szostek P., Chłosta P., Antoniewicz A.: Mało inwazyjne metody leczenia chirurgicznego guzów nerki – część I. Urologia Polska (2008), 61, 125–136.
  5. Tenderenda M., Biernacki M., Masłowski Z., Godlewski J., Snarska J.: Wstępna ocena przydatności klinicznej techniki termoresekcji metodą Habiba do operacji guzów narządów miąższowych. Współczesna Onkologia (2009), 13, 28–33.
  6. Steinbach F., Stöckle M., Hohenfellner R.: Current controversies in nephron-sparing surgery for renal-cell carcinoma. World J. Urol. (1995), 13, 163–165.
  7. Lindblad P.: Epidemiology of renal cell carcinoma. Scand. J. Surg. (2004), 93, 88–96.
  8. Crispen P. L., Tabidian M. R., Allmer C., Lohse C. M., Breau R. H., Blute M. L., Cheville J. C., Leibovich B. C.: Unclassified renal cell carcinoma. impact on survival following nephrectomy. Urology. 76, (2010), 76, 580–586.
  9. Pantuck A. J., Zisman A., Belldegrun A. S.: The changing natural history of renal cell carcinoma. The Journal of Urology. (2001), 166, 1611–1623.
  10. Ljungberg B., Cowan N. C, Hanbury D. C, Hora M., Kuczyk M. A, Merseburger A. S., Patard J. J., Mulders P. F, Sinescu I. C.: European Association of Urology Guideline Group.; EAU guidelines on renal cell carcinoma: the 2010 update. Eur. Urol. (2010), 58, 398–406.
  11. Xing Z. C., Chae W. P., Huh M. W., Park L. S., Park S.Y., Kwak G, Yoon K. B., Kang I.K.: In vitro anti-bacterial and cytotoxic properties of silver-containing poly(L-lactide-co-glycolide) nanofibrous scaffolds. J. Nanosci. Nanotechnol. (2011), 11, 61–65.
  12. Jin H. J., Fridrikh S.V, Rutledge G. C., Kaplan D. L.: Electrospinning Bombyx mori silk with poly(ethylene oxide). Biomacromolecules. (2002), 3, 1233–1239.
  13. Siemer S., Lahme S., Altziebler S., Machtens S., Strohmaier W., Wechsel H. W., Goebell P., Schmeller N., Oberneder R., Stolzenburg J. U., Becker H., Lüftenegger W., Tetens V., Van Poppel H.: Efficacy and safety of TachoSil as haemostatic treatment versus standard suturing in kidney tumour resection: a randomised prospective study. Eur Urol. (2007), 252, 1156–1163.
  14. Drewa G., Schachtschabel D. O., Pałgan K., Grzanka A., Sujkowska R.: The influence of rutin on the weight, metastasis and melanin content of B16 melanotic melanoma in C57BL/6 mice. Neoplasma. (1998), 45, 266–271.
  15. Hayward A. M., Lemke L. B.: The mouse in biomedical research: 2 wydanie pod redakcją: J. G. Foxa, S. W. Bartholda et. al.Wyd. Elsevier (2007) Roz. 13. Biomethodology and Surgical Techniques, 468.
  16. Kupilas A., Fryczkowski M.: Powikłania po operacjach organooszczędzających nerki. Przegląd Urologiczny (2007), 8, 45.
  17. Poulakis V., Witzsch U., de Vries R., Moeckel M., Becht E.: Quality of life after surgery for localized renal cell carcinoma: comparison between radical nephrectomy and nephron-sparing surgery. Urology. 62, (2003), 814–820.
  18. Castilla E. A, Liou L. S., Abrahams N..A., Fergany A., Rybicki L. A., Myles J., Novick A. C.: Prognostic importance of resection margin width after nephron-sparing surgery for renal cell carcinoma. Urology. (2002), 60, 993–997.
  19. Pupka A., Ruciński A., Pawłowski S., Barć P., Janczak D., Kałuża G., Szyber P.: Zastosowanie opatrunku z włókniny kolagenowej pokrytej klejem fibrynowym (Tachocomb) w hemostazie po zespoleniach naczyniowych w pachwinie. Polim. Med. (2004), 34, 2, 47–51.
  20. Kupilas A., Fryczkowski M., Paradysz A.: Wpływ szerokości marginesu chirurgicznego na wybrane czynniki morfologiczne i kliniczne oraz na odległy wynik operacji organooszczędzających (NSS) u chorych z guzem nowotworowym nerki. Urologia Polska 59/Suplement 1, (2006).
  21. Li Q. L., Cheng L., Guan H. W, Zhang Y., Wang F. P, Song X. S.: Safety and efficacy of mini-margin nephron-sparing surgery for renal cell carcinoma 4-cm or less. Urology. (2008), 71, 924–927
  22. Minervini A., Serni S., Giubilei G., Lanzi F., Vittori G., Lapini A., Carini M.: Multiple ipsilateral renal tumors: retrospective analysis of surgical and oncological results of tumor enucleation vs radical nephrectomy. Eur. J. Surg. Oncol. (2009), 35, 521–526.
  23. Rogowski W.: Wytyczne Europejskiego Towarzystwa Urologicznego dotyczące leczenia chorych na nerkowo-komórkowego raka nerki. Przegląd Urologiczny (2007), 8/6, 46.
  24. Coffin G., Hupertan V., Taksin L., Vaessen C., Chartier-Kastler E., Bitker M. O., Roupret M.: Impact of elective versus imperative indications on oncologic outcomes after open nephron-sparing surgery for the treatment of sporadic renal cell carcinomas. Ann Surg Oncol. (2011), 18, 1151–1157.
  25. Joniau S., Vander Eeckt K., Srirangam S. J., Van Poppel H.: Outcome of nephron-sparing surgery for T1b renal cell carcinoma. BJU Int. (2009), 103, 1344–1348.
  26. Borkowski A.: Chirurgia organooszczędzająca raka nerki. Współcz. Onkol. (2004), 8/4, 201.
  27. Antonelli A., Tardanico R., Zani D., Perucchini L., Arrighi N., Zanotelli T., Cozzoli A., Cunico S. C., Simeone C.: Second surgery for renal relapse after nephron sparing surgery: review of seven cases. Arch. Ital. Urol. Androl. (2009), 81, 218– 222.
  28. Pomara G., Campo G., Francesca F.: Intraoperative and postoperative complications of nephron sparing surgery: prevention and possible treatments. Arch. Ital. Urol. Androl. (2009), 81, 80–85.
  29. Łukasiewicz A., Drewa T., Skopińska-Wiśniewska J., Molski S.: Abdominal wall reconstruction with collagen membrane in an animal model of abdominal hernia. A preliminary report. Polim. Med. (2008), 38, 31–34.
  30. Pluta J., Haznar D.: Properties and active substance release kinetics from gelatin-alginate matrices.; Polim. Med. (2006), 36, 55–69.
  31. Slezak A., Kucharzewski M., Grzegorczyn S., Slezak I. H.: Study of transport properties of the polymeric membranous dressing with silver ions. Polim. Med. (2005), 35, 3–11.
© Wroclaw Medical University