Le ernie sono una delle lesioni dei tessuti molli più comuni. Le ernie si formano quando il contenuto intra-addominale, come un'ansa intestinale, spreme attraverso debole, aree difettose o ferite della parete addominale.

La condizione può sviluppare gravi complicazioni, pertanto può essere raccomandata la riparazione dell'ernia. La riparazione consiste nell'impiantare chirurgicamente una rete protesica per sostenere e rinforzare la parete addominale danneggiata e facilitare il processo di guarigione. Però, gli impianti a rete attualmente utilizzati sono associati a complicanze postchirurgiche potenzialmente avverse.

"Sebbene gli impianti a rete per ernia siano meccanicamente resistenti e supportino il tessuto addominale, far sentire il paziente a suo agio inizialmente, è un problema comune che circa tre giorni dopo l'intervento chirurgico l'impianto può guidare l'infiammazione che in due o tre settimane interesserà gli organi vicini, " ha detto il dottor Crystal Shin, assistente professore di chirurgia presso il Baylor College of Medicine e autore principale di questo studio che cerca di trovare una soluzione alle complicanze dell'ernia postchirurgica.

Gli impianti a rete per lo più falliscono perché promuovono l'adesione dell'intestino, fegato o altri organi viscerali alla rete. Man mano che le adesioni crescono, la rete si restringe e si indurisce, potenzialmente portare a dolore cronico, occlusione intestinale, sanguinamento e scarsa qualità della vita. Alcuni pazienti possono richiedere un secondo intervento chirurgico per riparare il primo non riuscito. "Anche l'infiammazione è una seria preoccupazione, " ha detto il dottor Ghanashyam Acharya, professore associato di chirurgia presso Baylor. "Attualmente, l'infiammazione è controllata con farmaci o farmaci antinfiammatori, ma questi farmaci disturbano anche il processo di guarigione perché bloccano la migrazione delle cellule immunitarie nel sito della lesione".

"Per affrontare queste complicazioni, abbiamo sviluppato un approccio non farmacologico progettando una nuova maglia che, oltre a fornire supporto meccanico al sito della lesione, agisce anche come un sistema di modulazione dell'infiammazione, " disse Shin.

Gli opposti si attraggono

"Un'importante innovazione per il nostro design è lo sviluppo di una Biomesh in grado di ridurre l'infiammazione e, di conseguenza, minimizzare l'adesione del tessuto alla rete che porta al dolore e al fallimento dell'intervento, " ha detto Shin. I mediatori infiammatori chiamati citochine compaiono dove la rete viene impiantata pochi giorni dopo l'intervento. Alcune delle principali citochine nell'impianto, IL1-β, IL6 e TNF-α, hanno una carica superficiale positiva per la presenza degli amminoacidi lisina e arginina.

"Abbiamo ipotizzato che Biomesh con una carica superficiale negativa catturerebbe le citochine caricate positivamente, come cariche elettriche opposte sono attratte l'una dall'altra, "Acharya ha detto. "Ci aspettavamo che intrappolare le citochine nella rete avrebbe ridotto il loro effetto infiammatorio e migliorato la riparazione dell'ernia e il processo di guarigione".

Per testare la loro nuova idea, i ricercatori hanno utilizzato una biostampante 3-D per fabbricare la Biomesh di un polimero chiamato polimero poli (alcool vinilico) reticolato con fosfato (X-PVA). Attraverso un'approfondita sperimentazione, hanno ottimizzato le proprietà meccaniche in modo che la rete resistesse alla massima pressione addominale ripetutamente senza alcun deterioramento della sua resistenza meccanica per diversi mesi. Hanno anche dimostrato che il loro Biomesh non si degradava o riduceva le sue proprietà elastiche nel tempo e non era tossico per le cellule umane.

Stinco, Acharya e i loro colleghi hanno confermato in laboratorio che questo Biomesh può catturare citochine caricate positivamente. Incoraggiato da questi risultati, i ricercatori hanno testato la loro Biomesh in un modello di ratto di riparazione dell'ernia, confrontandolo con un tipo di rete ampiamente utilizzato clinicamente per la riparazione chirurgica dell'ernia.

Biomesh stampato in 3D di nuova concezione riduce al minimo le complicanze postchirurgiche della riparazione dell'ernia in un modello animale

Il Biomesh di nuova concezione ha efficacemente ridotto al minimo le complicanze post-chirurgiche della riparazione dell'ernia in un modello animale. I ricercatori hanno esaminato la Biomesh per quattro settimane dopo l'impianto. Hanno scoperto che il Biomesh di nuova concezione aveva catturato circa tre volte la quantità di citochine catturate dalla rete comunemente usata. Le citochine sono di breve durata nel corpo. Mentre si degradano, consentono alla rete di catturare più citochine.

È importante sottolineare che nessun tessuto viscerale aveva aderito al Biomesh di nuova concezione, mentre il livello di adesione del tessuto era estremo nel caso della rete comunemente usata. Questi risultati hanno confermato che il nuovo Biomesh è efficace nel ridurre gli effetti della risposta infiammatoria e nel prevenire le aderenze viscerali. Inoltre, la nuova rete non ha ostacolato la guarigione della parete addominale dopo la riparazione chirurgica dell'ernia in modelli animali.

"Questo Biomesh è unico e progettato per migliorare i risultati e ridurre le complicanze e i sintomi acuti e a lungo termine associati alla riparazione dell'ernia. Con oltre 400, 000 interventi di riparazione dell'ernia condotti ogni anno negli Stati Uniti, la nuova Biomesh soddisferebbe un'importante esigenza insoddisfatta, " Shin ha detto. "Non esiste una rete chirurgica composita multifunzionale disponibile, e lo sviluppo di una Biomesh ampiamente applicabile rappresenterebbe un importante progresso nella riparazione chirurgica dell'ernia e di altri difetti dei tessuti molli. Stiamo conducendo ulteriori studi preclinici prima che il nostro approccio possa essere tradotto in clinica. La fabbricazione della Biomesh è altamente riproducibile, scalabile e modificabile."

"Questo concetto di controllo dell'infiammazione attraverso le proprietà fisico-chimiche dei materiali è nuovo. La rete è stata originariamente progettata per la resistenza meccanica. Ci siamo chiesti, possiamo creare un nuovo tipo di rete sfruttando le proprietà fisiche e chimiche dei materiali?" disse Acharya. "Negli anni '50, Il Dr. Francis C. Usher del Dipartimento di Chirurgia di Baylor ha sviluppato la prima rete in polipropilene per la riparazione dell'ernia. Abbiamo sviluppato una rete di nuova generazione che non solo fornisce supporto meccanico, ma svolge anche un ruolo fisiologico di riduzione della risposta infiammatoria che causa problemi clinici significativi." Leggi lo studio completo sulla rivista Materiale avanzato .