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Évaluation biologique de métaux biodégradables pour une application de stent urétéral

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2019
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L'utilisation de stents urétéraux (endoprothèses urétérales) pour soulager l'obstruction des voies urinaires est toujours entravée par le problème de l'infection, de l'incrustation et de la compression, qui nécessitent une procédure de retrait. Un nouveau type de stents urétéraux biodégradables en matér iaux polymères a été proposé pour surmonter ces problèmes. Des travaux récents ont proposé des métaux biodégradables à base de magnésium, comme nouveaux matériaux offrant à la fois résistance et biodégradation. Ce travail propose des alliages à base de zinc dont la cytocompatibilité avec les cellules urothéliales humaines normales a été évaluée par des tests 2D et 3D. Pour ce faire, les cellules ont été exposées à différentes concentrations d'extraits de métaux, 15 mg/ml de ZM21, 10 mg/ml de Zn-1Mg et 8,75 mg/ml de Zn-0,5Al. La mort cellulaire a été observée après 24 h, quoique en proportion différente pour chaque métal. Des modifications du cytosquelette des cellules a également été observée par immunofluorescence contre les cytokératines cependant, un processus de récupération des cellules a été noté au jour 3. La toxicité directe sur les cellules a été évaluée sur une construction de tissu urétéral 3D non tubulaire. Le résultat a montré que les cellules urothéliales pouvaient former un urothelium présentant des couches similaire à un tissu natif. Les protéines telles que la jonction serrée ZO-1 au niveau des couches superficielles et la laminine au niveau de la lame basale montre que le tissu reste sain au voisinage des disques métalliques après 7 jours de traitement. L'observation par MEB a montré que les cellules basales étaient attachées à la surface des métaux et observées dans un état d'étalement naturel, montrant que les pseudopodes et la morphologie fusiforme indiquent que les échantillons de métal sont non toxiques.
The use of ureteral stents to relieve urinary tract obstruction is still challenged by the problem of infection, encrustation and compression leading to the need for removal procedure. A new type of biodegradable ureteral stents made of polymeric materials has been proposed to overcome the problems. Recent works proposed magnesium-based biodegradable metals as new materials offering both biodegradation and strength. This work proposes zinc-based alloys by firstly evaluating their cytocompatibility toward normal human urothelial cells using 2D and 3D assays. Cells were exposed by different concentration of metals extracts, 15 mg/ml of ZM21, 10 mg/ml of Zn-1Mg and 8.75 mg/ml of Zn-0.5Al. Induction of cell death was observed after 24 h, resulting in reduced cell viability at different percentages for each metal. The cytoskeleton of cells was also affected as observed by immunofluorescence of cytokeratins however, the recovery process of cells was noted at day 3. Direct cell toxicity was evaluated on a non-tubular 3D ureteral tissue construct. The results showed that urothelial cells could form a multilayered urothelium as in a native tissue, with the presence of tight junction ZO-1 in superficial layer and laminin in the basal layer indicating that the tissue is healthy in the presence of the metal disks even after 7 days of treatment. SEM observation showed basal cells were found attached to the metal surface and seen as in a natural spreading state, showing pseudopodia and fusiform morphology indicating that the metal specimens are non-toxic.
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