Atomik Kuvvet mikroskopisi ile incelenen ekstrakorporoyal dolaşım devrelerinin yüzeylerinin topografik özellikleri; kaplı ya da kapsız ?

Amaç: Kalp cerrahisi sırasında kullanılan kalp akciğer makinasında bulunan ekstrakorporyal dolaşım (EKD) devrelerinin polimer yapılı parçalarının doku ya da özellikle kan gibi biyolojik sıvılarla teması önlenemez enflamatuvar ve pıhtılaşma reaksiyonlarına sebep olur. Bu reaksiyonların sebepleri arasında kullanılan malzemenin kimyasal özellikleri yanında temas yüzeyinin fiziksel özellikleri de önemlidir. Atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ince bir borunun yüzey morfolojisini analiz etmek ve yüksek hassasiyetle kalınlığı, pürüzlülüğü ve yüzeyin eğiklik ve basıklık gibi asimetrik değerleri hakkında bilgi almak için kullanışlı bir yöntemdir. Bu çalışmanın amacı EKD devrelerinde enflamasyon ve pıhtılaşma gibi reaksiyonlarının ana sebeplerinden birisi olduğu düşünülen topografik özelliklerin AFM ile ortaya konmasıdır. Yöntemler: Bu amaçla kaplamasız (n=3), heparin (n=3) ve fosforil kolin (n=3) kaplamalı EKD devreleri ameliyat öncesi ve ameliyat sonrası AFM ile görüntülenmiştir ve yüzey fotoğrafları, 3d topografisi, kesit görüntüleri ve yüzeylerinin eğiklik ve basıklık özellikleri değerlendirilmiştir. Bulgular: Atomic kuvvet mikroskopisi görüntüleri bu devrelerden hiçbirinin yüzey özelliklerinin biyo-materyal için ideal biyouyumlulukta olmadığını göstermiştir. Sonuç: Biyo-materyal yapımında kullanılan malzemelerin kimyasal yapılarının biyo-uyumluluk için yüksek öneme sahip olduğu kadar biyomalzeme yüzeylerinin mikro / nano ölçekli topografik özelliklerinin geliştirilmesi biyo-uyumu arttırmak için potansiyel vaat eden önemli bir stratejidir.

Topographic features of extracorporeal circulation circuit surface observed by atomic force microscopy; coated or non-coated?

Objective: Polymer based materials used in the manufacture of extracorporeal circulation (ECC) circuit that is the main part of the heart lung machine used in cardiac surgery, poses the unavoidable inflammatory and coagulation reactions because of the contact with the tissue and biological fluids particularly the blood. The reason for these reactions may include chemical properties of the material used but the surface properties of the contact surface are also important. Atomic force microscopy (AFM) is useful method to analyze the surface morphology of a thin line and obtain information about the thickness, roughness and height asymmetries values such as the skewness and kurtosis of the line. The aim of the study is demonstrating the ECC circuits' topographic features that hypothesized as one of the main reason for side effect reactions as inflammation and coagulation.

___

  • 1. Leslie DC, Waterhouse A, Berthet JB, Valentin TM, Watters AL, Jain A, et al. A bioinspired omniphobic surface coating on medical devices prevents thrombosis and biofouling. Nat Biotech 2014;32:1134-40.
  • 2. Tirrell M, Kokkoli E, Biesalski M. The role of surface science in bioengineered materials. Surf Sci 2002;500:61-83.
  • 3. Anselme K, Ploux L, Ponche A. Cell/Material Interfaces: Influence of Surface Chemistry and Surface Topography on Cell Adhesion. J Adhes Sci Technol 2010;24:831-52.
  • 4. Minelli C, Kikuta A, Tsud N, Ball MD, Yamamoto A. A micro-fluidic study of whole blood behaviour on PMMA topographical nanostructures. J Nanobiotechnology 2008;6:3.