Manufacturing and characterization of a bio-hybrid vascular prosthesis for hemodialysis composed of a silk fibroin-polyurethane mesh

Patients with end stage renal disease are mostly on hemodialysis, a substitutive therapy that performs blood cleaning and filtration. Bloodstream can be accessed through an arteriovenous graft (AVG) that allows early cannulation but may induce neointimal hyperplasia, due to the compliance mismatch between it and the adjacent vessels. Following the in situ approach of tissue engineering, innovative vascular prostheses, composed of silk fibroin (SF) and polyurethane (PU), are studied, to obtain a final product that, thanks of the characteristics of the raw materials, reproduce the mechanical properties of the native vessels. Such grafts have been manufactured employing electrospinning and characterized from a mechanical and a morphological point of view, developing a tailored measurement system, as well. Therefore, the possibility to modulate their mechanical properties by varying the SF/PU ratio was proved.

I soggetti affetti da insufficienza renale terminale sono principalmente sottoposti ad emodialisi, una terapia sostitutiva che permette la depurazione e la filtrazione del sangue. L’accesso al flusso sanguigno può essere realizzato attraverso un graft arterovenoso (AVG) che ha il vantaggio di poter essere incannulato a poche ore dall’impianto ma può indurre iperplasia dell’intima, a causa della diversa compliance tra esso e i vasi adiacenti. Nel campo dell’ingegneria tissutale in situ sono in studio protesi vascolari innovative, composte di fibroina (SF) e poliuretano (PU), con lo scopo di ottenere un prodotto finale che, grazie alle caratteristiche dei materiali impiegati, riproduca le proprietà meccaniche dei vasi nativi. Questi graft sono stati prodotti attraverso elettrospinning e caratterizzati sia da un punto di vista meccanico sia morfologico, sviluppando a questo scopo un sistema di misura personalizzato. È stata quindi dimostrata la possibilità di modularne le caratteristiche meccaniche agendo sul rapporto SF/PU.