Enhancing esophageal repair with bioactive bilayer mesh containing FGF

Ö Cesur*, TE Tanır**, p celepli***, F Özarslan****, S Hücümenoğlu***, A Karaibrahimoğlu*****, N Hasırcı**

*Ankara Training and Research Hospital, Departman of Pediatric Surgery
**Middle East Technical University (METU), Central Laboratory, Ankara, Turkey
***Ankara Training and Research Hospital, Department of Pathology
****Department of Thoracic Surgery, Ankara Training and Research Hospital, Ankara, Turkey
*****Department of Biostatistics and Medical Informatics, Süleyman Demirel University Medical School, Isparta, Turkey

We aimed to prepare a bioactive and biodegradable bilayer mesh formed by fibroblast growth factor (FGF) loaded gelatin film as one layer, and poly ε-caprolactone (PCL) film as another, and to investigate its treatment efficacy on esophageal anastomosis in rat esophagus. It is envisaged that the use of bioactive mesh in in vivo model would improve tissue regeneration on esophageal anastomosis in rats. The full thickness semicircular defects of 0.5x0.5 cm² were created in anterior walls of the abdominal esophagus. The rats in the control group had abdominal esophagus isolated with distal esophageal blunt dissection, and Sham group had primer anastomosis. In the test groups, the defects were covered with bilayer polymeric meshes either containing fibroblast growth factor (FGF) (5μg/2 cm²), or with the ones having no FGF. Animals of all groups were sacrificed for histopathology investigation of the wound area either after 7 days or 28 days of operation. The groups are coded as FGF(-)-7^th d, FGF(+)-7^th d, and FGF(+)-28^th d, based on their content and the operation day, respectively. It was observed that presence of FGF enhanced tissue regeneration. Highest burst pressures were obtained for FGF(+)-7^th d, and FGF(+)-28^th d groups (p<0.005) and decreased inflammation grades were observed. Also submucosal and muscular collagen deposition scores were markedly increased in these groups compared to Sham and FGF(-)-7^th d groups which had no FGF (p=0.002 and p=0.001 respectively). It was proved that FGF loaded bioactive bilayer mesh provided effective repair, reinforcement and tissue regeneration of esophageal defects of rats.

Keywords: Esophagus, Bilayer mesh, Fibroblast growth factor, Gelatin, PCL

FGF içeren biyoaktif çift katmanlı yama ile özofagus onarımını geliştirme

Ö Cesur*, TE Tanır**, p celepli***, F Özarslan****, S Hücümenoğlu***, A Karaibrahimoğlu*****, N Hasırcı**

*Ankara Eğitim ve Araştırma Hastanesi, Çocuk Cerrahisi Bölümü
**Orta Doğu Teknik Üniversitesi (ODTÜ), Merkez Laboratuarı, Ankara, Turkey
***Ankara Eğitim Araştırma Hastanesi, Patoloji Bölümü
****Ankara Eğitim ve Araştırma Hastanesi, Göğüs Cerrahisi
*****Süleyman Demirel Üniversitesi Tıp Fakültesi Biyoistatistik ve Tıbbi Bilişim Anabilim Dalı, Isparta, Türkiye

Bir katman olarak fibroblast büyüme faktörü (FGF) yüklü jelatin film ve diğer katman olarak poli ε-kaprolakton (PCL) filmden oluşan biyoaktif ve biyolojik olarak parçalanabilen bir çift katmanlı yama hazırlamayı ve sıçan özofagusunda özofagus anastomozu üzerindeki etkinliğini araştırmayı amaçladık. İn vivo modelde biyoaktif yama kullanımının sıçanlarda özofagus anastomozunda doku rejenerasyonunu iyileştireceği öngörülmektedir. Abdominal özofagusun ön duvarlarında 0,5x0,5 cm² boyutlarında tam kalınlıkta yarım daire defektleri oluşturuldu. Kontrol grubundaki sıçanlara distal özofagus künt diseksiyon ile abdominal özofagus izole edildi. Sham grubuna ise primer anastomoz uygulandı. Test gruplarında defektler, fibroblast büyüme faktörü (FGF) (5μg/2 cm²) içeren veya FGF içermeyen çift katmanlı polimerik yamalarla kapatıldı. Tüm grupların hayvanları, operasyondan 7 gün sonra ve 28 gün sonra yara bölgesinin histopatolojik incelemesi için kurban edildi. Gruplar içeriklerine ve operasyon gününe göre sırasıyla FGF(-)-7. gün, FGF(+)-7. gün ve FGF(+)-28. gün olarak kodlanmıştır. FGF varlığının doku rejenerasyonunu arttırdığı gözlendi. FGF(+)-7. gün ve FGF(+)-28. gün grupları için en yüksek patlama basınçları elde edildi (p<0.005) ve inflamasyon derecelerinde azalma gözlendi. Ayrıca bu gruplarda, FGF'si olmayan Sham ve FGF(-)-7. gün gruplarına göre submukozal ve müsküler kollajen birikim skorları belirgin şekilde arttı (sırasıyla p=0.002 ve p=0.001). FGF yüklü biyoaktif çift katmanlı yamanın, sıçanların özofagus defektlerinin etkin onarımını, güçlendirilmesini ve doku rejenerasyonunu sağladığı kanıtlanmıştır.

Anahtar Kelimeler: Özofagus, Çift katmanlı yama, Fibroblast büyüme faktörü, Jelatin, PCL