Desenvolvimento e avaliação de uma nova órtese traqueal impressa tridimensionalmente a partir do polímero biodegradável policaprolactone e inserida endoscopicamente : um estudo experimental em ovinos

Abstract

Introdução Obstruções da árvore traqueobrônquica podem resultar de uma variedade de etiologias. Independentemente da causa, a maioria dos casos de estenose traqueal ou traqueomalácia está associada a anormalidades anatômicas e funcionais específicas do paciente, o que torna o tratamento desafiador. Apesar do rápido progresso no desenvolvimento de dispositivos de suporte traqueal, a busca de um modelo ideal ou quase ideal de uma órtese traqueal ainda é pertinente. Questionamento da pesquisa Pode uma órtese traqueal obtida através de técnicas de manufatura aditiva e endoscopicamente implantável ser bem tolerada, eficaz e biodegradável? Material e métodos Um esforço colaborativo multidisciplinar resultou em uma nova órtese traqueal endoscopicamente implantável impressa a partir do polímero bioabsorvível policaprolactone. Um estudo experimental foi conduzido em carneiros Texel machos adultos saudáveis. As órteses foram implantadas na traqueia e, após oito semanas, os animais foram eutanasiados. Achados clínicos, endoscópicos e histopatológicos foram analisados. Resultados Todos os animais exibiram hábitos alimentares normais, sem perda significativa de peso (P = 0,82) e sem manifestações clínicas significativas (P = 0,48) durante o período de acompanhamento de oito semanas. No momento da eutanásia, as órteses estavam totalmente cobertas por epitélio respiratório em dois animais (33%) e parcialmente cobertos em três animais (50%). Observou-se epitelização regenerativa completa da superfície interna da órtese em todos os animais. A reação da cartilagem, metaplasia/atrofia escamosa e formação de pólipos não diferiram significativamente entre as regiões intervidas e não intervidas da traqueia. Conclusão: Neste modelo animal experimental, uma órteses de caprolactone impresso em 3D foi bem tolerado, demonstrando notável biocompatibilidade e rápida degradação com pouca reação inflamatória residual. O design aberto da órtese permitiu a limpeza de secreções traqueais, facilitou a reepitelização ao longo da superfície interna da órtese e pode permitir a personalização dinâmica. Estudos clínicos deste novo dispositivo de suporte traqueal em pacientes humanos adultos e pediátricos são aconselhados.

Background Obstructions of the tracheobronchial tree can result from a variety of etiologies. Regardless of cause, most cases of tracheal stenosis or tracheomalacia are associated with patient-specific anatomical and functional abnormalities, which makes treatment challenging. Despite rapid progress in the development of tracheal support devices, the optimal or near-optimal stent design remains elusive. Research Question Can BE well tolerated, effective, bioabsorbable, dynamically customizable, a endoscopically implantable tracheal stent obtained through additive manufacturing techniques? Study Design and Methods A multidisciplinary collaborative effort resulted in a novel endoscopically implantable tracheal stent three-dimensional (3D)-printed from the bioabsorbable polymer caprolactone. An experimental study was conducted in healthy adult male Texel sheep. The stents were implanted into the trachea and, after 8 weeks, the animals were euthanized. Clinical, endoscopic, and histopathological findings were analyzed. Results All animals exhibited normal feeding habits, no significant weight loss (P = 0.82), and no significant clinical manifestations (P = 0.48) over the 8-week follow-up period. At the time of euthanasia, the stents were fully covered by respiratory epithelium in 2 animals (33%) and partially covered in 3 animals (50%). Complete regenerative epithelialization of the inner stent surface was observed in all animals. Cartilage reaction, squamous metaplasia/atrophy, and polyp formation did not differ significantly between the stented and unstented regions of the trachea. Interpretation In this experimental animal model, a 3D-printed caprolactone stent was well tolerated, demonstrating remarkable biocompatibility and rapid degradation with little residual inflammatory reaction. The open design of the stent allowed clearance of tracheal secretions, facilitated re-epithelialization along the inner stent surface, and should permit dynamic customization. Clinical studies of this novel tracheal support device in adult and pediatric patients are warranted.