SOSTITUTI BIOLOGICI VASCOLARI A BASE DI ACIDO IALURONICO

The discovery of an adequate tissue substitute for the regeneration of small vessels has become one of the most debated issues in the last years. This is due to recent advances in regenerative medicine, which offers new cellular types and biomaterials, and the large clinical applications that this product may have, ranging from the replacement of the coronary vessels to correction of peripheral vascular malformations in pediatric patients. The biomaterials used so far for large caliber vascular prostheses have yielded disappointing results when applied in vessels with a smaller diameter than 6 mm, leading to occlusion of the vessel lumen in short periods. The finding of an ideal product in this area is difficult to reach first of all for the cellular complexity of the vascular tissue but also for involvedness of cellular interactions (vascular cells - red blood cells), mechanical properties and convolution of experimental models in vivo and in vitro. The aim of this observational study was to test a biomaterial based on hyaluronic acid in three different experimental models and to develop a model of tissue healing, to prove venous regeneration and functionality of this construct in similar to daily clinical practice conditions. The study is constituted of 3 different projects on animal models. In the first project patches of hyaluronic acid have been used to repair defects on the vascular wall of abdominal aorta of rat, there were operated 20 animals ( 250-350 g ). After isolation of the abdominal aorta, a breach was opened in it (1 x 5 mm) and the defect was repaired by placing the patch of hyaluronic acid. Tissue samples were evaluated after their removal to 1, 2, 4, 8 and 16 weeks with histological and immunohistochemical studies. In the second project a tubular conduit of hyaluronic acid ( 2 mm diameter, 1.5 cm length ) was placed after interruption of cava vein of the rat as a resorbable guide to vein regeneration . The tissue samples were evaluated after 30, 90 and 60 days with histological and immunohistochemical methods. In the third project the conduits of hyaluronic acid have been placed in vessels forming the vascular pedicle of a free tissue flap (groin flap) in the rabbit. 16 animals were operated, 8 of them were a control group, where microanastomosis were executed without interposition of any conduit. The vitality of the flaps was evaluated after 1, 2 and 3 weeks postoperatively. In the first project was detected a progressive regeneration of the arterial vessel in all its components, starting from the intima and adventitia and continuing with the muscularis. After 16 weeks, the biomaterial was completely degraded and replaced by a new vascular wall composed of endothelial cells, smooth muscle cells, collagen and elastin arranged in layers. In the project with the installation of venous ducts was documented a progressive venous regeneration already complete after 30 days of implantation but consolidated in 60 days. The total degradation after 4 months proved a protected environment for the regeneration during the initial stages . In the last project all flaps were viable after 3 weeks in cases of replacement and in control group , ¾ of them were vital in the case of venous replacement. There were recorded some complications such as dehiscence of the surgical wound and the seromas formation, which however did not appear to be related to implanted prosthesis but to surgical procedures and the specific animal. After these observations is claimable that the hyaluronic acid patch is able to support vascular regeneration. From this experiment was extrapolated a three-dimensional model of vascular tissue healing with the various stages. With the use of the tubular duct into the cavavein was obtained regeneration without the occlusion up to 4 months after implantation. Finally, tubular conduits successfully supported the vascularization of a free flap, and in this way was proved the functionality of the vascular component. These results open new perspectives in vascular , pediatric and cardiac surgery. Specifically in reconstructive surgery, these products could be used for the elongation of vascular pedicles in transplantation free flaps surgery or replants .

Il ritrovamento di un adeguato sostituto per la rigenerazione dei vasi di piccolo calibro è diventato uno degli argomenti più dibattuti in letteratura negli ultimi anni . Questo in virtù dei recenti progressi della medicina rigenerativa, che offre nuove applicazione cellulari e biomateriali, e delle vaste applicazioni cliniche che questo presidio potrebbe avere, che spaziano dalla sostituzione dei vasi coronarici e periferici alla correzione di malformazioni vascolari in pazienti pediatrici. I biomateriali finora utilizzati per le protesi vascolari di largo calibro hanno dato risultati deludenti quando applicate in vasi con diametro inferiore ai 6 mm portando inevitabitabilmente alla occlusione del lume vasale in brevi periodi. La ricerca di un prodotto ideale in questo campo è resa difficoltosa dalla complessità dell’argomento che presenta diverse problematiche a se stanti come lo studio delle interazioni cellulari (cellule vasali-cellule sanguigne), delle proprietà meccaniche, dei modelli sperimentali in vivo ed in vitro. In questo studio osservazionale si è voluto testare un biomateriale a base di acido ialuronico in tre diversi modelli sperimentali con lo scopo di sviluppare un modello di guarigione tissutale, provare la rigenerazione venosa e la funzionalità di questo costrutto in condizioni simili a quelle della pratica clinica. Lo studio si è strutturato in 3 progetti diversi condotti su modelli animali. Nel primo progetto delle lamine di acido ialuronico sono state utilizzate per riparare dei difetti sulla parete vascolare della aorta addominale del ratto Sono stati operati 20 animali ( 250-350 gr). Dopo isolamento dell’aorta addominale si è aperta una breccia in essa (1 x 5 mm) e si è riparato il difetto posizionando la lamina di acido ialuronico. Si sono valutati i campioni tissutali dopo il loro espianto a 1, 2, 4, 8 e 16 settimane con preparati istologici e di immunoistochimica. Nel secondo progetto un condotto tubulare di acido ialuronico (2 mm diametro per 1.5 cm lunghezza)è stato interposto dopo interruzione della vena cava del ratto come una guida riassorbibile per la rigenerazione venosa. I campioni tissutali sono stati valutati dopo 30, 90 e 60 giorni con metodiche istologiche ed immunoistochimiche. Nel terzo progetto i condotti di acido ialuronico sono stati interposti nei vasi componenti il peduncolo vascolare di un trapianto libero (lembo inguinale) nel coniglio. Sono stati operati 16 animali , 8 di essi hanno costituito un gruppo di controllo dove sono state eseguiti e delle microanastomosi senza interposizione del condotto. La vitalità dei lembi è stata valutata dopo 1, 2 e 3 settimane dall’intervento. Rispettivamente si è rilevata nelo studio con le lamine una progressiva rigenerazione del vaso arterioso con tutte le sue componenti, partendo dalla tonaca intima e avventiziale e proseguendo con la tonaca muscolare. Dopo 16 settimane il biomateriale è stato completamente degradato e sostituito dalla neoparete composta da cellule endoteliali, muscolari lisce, collagene ed elastina organizzati in strati ordinati. Nel progetto con l’impianto di condotti in sede venosa si è documentata la progressiva rigenerazione venosa già completa dopo 30 giorni dall’impianto ma consolidata a 60. La degradazione totale dopo 4 mesi ha fornito un ambiente protetto per la rigenerazione durante le fasi iniziali. Nel ultimo progetto tutti i lembi si sono dimostrati vitali dopo 3 settimane dall’impianto nel caso della sostituzione arteriosa e nei contolli, ¾ di essi eran vitali nel caso della sostituzione venosa. Sono stati registrate alcune complicanze quali la deiscenza della ferita chirurgica e la formazione di sieromi, che tuttavia non appaiono correlate alla protesi impiantata ma all’intervento chirurgico ed allo specifico animale. Dopo queste osservazioni è affermabile cheil patch in acido ialuronico si è dimostrato capace di supportare efficacemente la rigenerazione vascolare. Da questo esperimento si è estrapolato un modello tridimensionale di guarigione del tessuto vascolare con le varie tappe temporali. Con l’utilizzo del condotto tubolare nella vena cava si è ottenuta la sua rigenerazione senza l’obbliterazione fino a 4 mesi dall’impianto. Infine il condotto tubulare è stato efficace nel supportare la vascolarizzazione di un trapianto libero, pertanto è stata provata la funzionalità della componente vascolare. Questi risultati aprono nuove prospettive nella chirurgia vascolare, chirurgia pediatrica e nella cardiochirurgia. Nello specifico in chirurgia ricostruttiva, questi prodotti potrebbero esser utilizzati per l’allungamento di peduncoli vascolari nei trapianti liberi o nella chirurgia dei reimpianti.