Electrospun PEUU-Based vascular grafts with antimicrobial properties for bacterial infection control

Abstract

Los injertos vasculares son dispositivos médicos implantables para la cirugía vascular reconstructiva, en la que un vaso sanguíneo disfuncional se sustituye por un injerto capaz de restablecer su función. Sin embargo, tras su implantación, estos dispositivos pueden presentar algunas complicaciones que generalmente conllevan una elevada tasa de mortalidad y morbilidad, como la infección del injerto vascular. Esta infección está mediada principalmente por bacterias que pueden causar falsos aneurismas, hemorragias e incluso sepsis generalizada. Debido a una tasa de hasta el 40% asociada a la mortalidad de los pacientes que sufren una infección en un injerto aórtico, es necesario pensar en una alternativa que no requiera una segunda intervención, lo cual es especialmente crítico en pacientes con comorbilidades. Por este motivo, es fundamental el diseño de un injerto vascular que suprima la contaminación, proliferación y propagación microbiana en la superficie interna y, asimismo, promueva la endotelización y evite la formación de trombos en el lumen del vaso. El presente estudio tiene como objetivo diseñar y fabricar un injerto vascular antimicrobiano mediante la técnica de electrospinning. Se utilizó poliéster uretano urea (PEUU), un polímero sintético y biodegradable que posee propiedades favorables como material implantable. Para otorgar propiedades bactericidas, el PEUU se funcionalizó con nanoconjugados como nanoplataformas de óxido de grafeno (GO) con nanopartículas de plata (AgNPs) y polietilenglicol (PEG) (GO/PEG-AgNPs), con el fin de prevenir la adhesión de microorganismos y evitar infecciones a largo plazo. Con este enfoque, se espera conseguir una mejora de la calidad de vida de los pacientes que requieren reconstrucción vascular y una disminución significativa de las tasas de mortalidad y morbilidad.

Vascular grafts are implantable medical devices for vascular reconstructive surgery, where a dysfunctional blood vessel is replaced by a graft capable of re-establishing its function. However, after implantation, these devices may encounter some complications that generally lead to a high mortality and morbidity rate, such as vascular graft infection. This infection is mainly mediated by bacteria that can cause false aneurysms, bleeding and even generalized sepsis. Due to a rate up to 40% associated with mortality of patients who suffer an infection in an aortic graft, it is necessary to think of an alternative that does not require a second intervention, which is especially critical for patients with comorbidities. For this reason, the design of a vascular graft that suppresses microbial contamination, proliferation and propagation on the internal surface is fundamental and, likewise, promotes endothelialization and prevents thrombus formation in the lumen. The present study aimed to design and fabricate an antimicrobial vascular graft by electrospinning. Polyester urethane urea (PEUU), a synthetic and biodegradable polymer that possesses favorable properties as an implantable material, was used. To confer bactericidal properties, PEUU was functionalized with nanoconjugates such as Graphene Oxide (GO) nanoplatforms with Silver Nanoparticles (AgNPs) and Polyethylene glycol (PEG) (GO/PEG-AgNPs), in order to prevent the adhesion of microorganisms and avoid infections in the long term. With this approach, it is expected to achieve an improvement in the quality of life of patients requiring vascular reconstruction and a significant decrease in mortality and morbidity rates.