Laser welding of dura mater by means of indocyanine green-infused chitosan patches

La ricostruzione della dura madre rappresenta una delle ultime ma fondamentali fasi di un intervento neurochirurgico. Infatti, un’inadeguata chiusura della dura espone i pazienti a temibili complicanze che aumentano in modo significativo i tassi di morbidità e mortalità post-operatoria. Diversi sostituti/sigillanti durali sono utilizzati con risultati non sempre ottimali. Per risolvere tale problematica, il nostro gruppo ha precedentemente proposto, e verificato la fattibilità in un modello porcino, una saldatura laser della dura madre mediante patch di chitosan imbevuti con verde di indocianina. In questo lavoro, presentiamo l’ottimizzazione della suddetta tecnica di sutura durale, sia ex vivo (su dura madre di maiale ed umana) sia in vivo (in ratti adulti ed anziani). Un laser ad emissione continua (lunghezza d’onda 810 nm) è stato utilizzato per saldare patch di chitosan imbevuti con verde di indocianina alla dura madre. Test ex vivo hanno permesso di ottimizzare i parametri del laser, eseguendo una valutazione istologica e della pressione di tenuta per studiare la saldatura stessa. I test in vivo sono stati eseguiti su 32 ratti Wistar adulti e 16 anziani: la saldatura laser è stata effettuata in 16 ratti adulti e 8 anziani (gruppi di trattamento sperimentale), mentre una matrice collagene non suturabile è stata utilizzata per la duroplastica nei restanti animali (gruppi di controllo). Successivamente, ai follow-up pianificati (rispettivamente, i ratti adulti a 20, 60, 90, o 120 giorni dall’intervento chirurgico, e gli anziani il ventesimo o novantesimo giorno post-operatorio), 4 ratti nel gruppo di trattamento e 4 nel gruppo di controllo sono stati anestetizzati per eseguire test di tenuta della duroplastica, e per prelevare campioni per analisi istologica ed immunoistochimica. I risultati dello studio hanno indicato che la procedura di saldatura laser da noi proposta determina, sia ex vivo sia in vivo, un’immediata chiusura durale senza la necessità di aggiuntive suture convenzionali, potenzialmente riducendo quindi i tempi chirurgici. Nei differenti modelli, i valori della pressione di tenuta sono stati sempre più elevati della normale pressione intracranica. Inoltre, nel modello murino, la saldatura laser ha permesso di ottenere pressioni di tenuta statisticamente più elevate di quelle registrate con la matrice collagene. Nessuna complicanza, né deficit post-operatorio, è occorsa nei ratti. L’analisi istologica ha documentato una buona adesione tra i patch di chitosan e la dura madre, senza un significativo effetto termico. I patch di chitosan hanno efficacemente funzionato da scaffold biopolimerici per la rigenerazione della dura madre, come evidenziato dall’analisi istologica e dalla microscopia confocale. La saldatura laser della dura madre è stata eseguita in sicurezza e in modo efficace anche nei ratti anziani. I nostri dati sono in favore del presumibile ritardo età-dipendente nel processo di guarigione. Tuttavia, nessuna significativa differenza funzionale è stata rilevata in termini di pressione di tenuta. Inoltre, la massima temperatura registrata dopo l’irradiazione (<55°C) è, di gran lunga, inferiore alle temperature riportate nei precedenti studi di saldatura laser della dura madre. Quindi, la tecnica di saldatura laser da noi proposta può rappresentare un’alternativa sicura e valida alle tecniche tradizionali di chiusura durale, in particolare quando le tecniche di sutura convenzionali potrebbero essere rischiose e/o estremamente difficili, ad esempio quando si lavora in corridori chirurgici stretti e profondi (approcci key-hole o endoscopici endonasali), in caso di re-intervento, o in seguito a radioterapia.