Heart valve (HV) disease is among the leading causes of heart failure and death, and as life expectancy has increased in recent years, the incidence of valvulopathies in the elderly has also increased. Current surgical therapy uses mechanical valves or animal-derived biological valve substitutes, but these often lead patients to the need for reintervention because of complications. In the search for new procedures to maximize biological compatibility, decellularization methods have taken on a prominent role. The main goal is to efficiently remove antigenic components while preserving the extracellular matrix (ECM). The aim of this paper was born with the idea of analysing the synergistic effect resulting from the combination of different decellularization agents for the fabrication of aortic valve leaflets from the bovine pericardium. Several protocols have been proposed in the literature, however, to date, there is still no standard procedure due to the difficult reproducibility of the experimental set-up and all the factors that contribute to the definition of the effectiveness of the decellularization process. Significant progress has been made in the optimization of protocols and in the study of the synergistic effect resulting from the combination of different detergents, which has led to first excellent results. However, longer follow-ups are needed to determine the durability and viability of the tissue created, and further studies of potential implant calcification are needed.

Le malattie delle valvole cardiache (HV) sono tra le principali cause di insufficienza cardiaca e di morte e poiché l'aspettativa di vita è aumentata negli ultimi anni, è aumentata anche l'incidenza delle valvulopatie negli anziani. L'attuale terapia chirurgica utilizza valvole meccaniche o sostituti valvolari biologici di derivazione animale, ma questi portano spesso i pazienti alla necessità di re-intervento a causa di complicanze. Nella ricerca di nuove procedure per massimizzare la compatibilità biologica, i metodi di decellularizzazione hanno assunto un ruolo rilevante. L'obiettivo principale è quello di rimuovere in modo efficiente i componenti antigenici preservando la matrice extracellulare (ECM). L’obiettivo di questo elaborato nasce con l’idea di analizzare l’effetto sinergico derivante dalla combinazione di diversi agenti di decellularizzazione per la realizzazione di foglietti valvolari aortici a partire da pericardio bovino. In letteratura sono stati proposti diversi protocolli, tuttavia, ad oggi, non esiste ancora una procedura standard a causa della difficile riproducibilità del set up sperimentale e di tutti i fattori che contribuiscono alla definizione dell'efficacia del processo di decellularizzazione. Progressi significativi sono stati fatti nell'ottimizzazione dei protocolli e nello studio dell'effetto sinergico derivante dalla combinazione di diversi detergenti che ha portato a primi risultati eccellenti. Tuttavia, sono necessari follow-up più lunghi per determinare la durata e la vitalità del tessuto creato e sono necessari ulteriori studi sulla potenziale calcificazione dell'impianto.

Decellularization methods for the realization of heart valves pericardium-based

Mitrofan, Andreea Daniela
2020/2021

Abstract

Heart valve (HV) disease is among the leading causes of heart failure and death, and as life expectancy has increased in recent years, the incidence of valvulopathies in the elderly has also increased. Current surgical therapy uses mechanical valves or animal-derived biological valve substitutes, but these often lead patients to the need for reintervention because of complications. In the search for new procedures to maximize biological compatibility, decellularization methods have taken on a prominent role. The main goal is to efficiently remove antigenic components while preserving the extracellular matrix (ECM). The aim of this paper was born with the idea of analysing the synergistic effect resulting from the combination of different decellularization agents for the fabrication of aortic valve leaflets from the bovine pericardium. Several protocols have been proposed in the literature, however, to date, there is still no standard procedure due to the difficult reproducibility of the experimental set-up and all the factors that contribute to the definition of the effectiveness of the decellularization process. Significant progress has been made in the optimization of protocols and in the study of the synergistic effect resulting from the combination of different detergents, which has led to first excellent results. However, longer follow-ups are needed to determine the durability and viability of the tissue created, and further studies of potential implant calcification are needed.
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
28-apr-2022
2020/2021
Le malattie delle valvole cardiache (HV) sono tra le principali cause di insufficienza cardiaca e di morte e poiché l'aspettativa di vita è aumentata negli ultimi anni, è aumentata anche l'incidenza delle valvulopatie negli anziani. L'attuale terapia chirurgica utilizza valvole meccaniche o sostituti valvolari biologici di derivazione animale, ma questi portano spesso i pazienti alla necessità di re-intervento a causa di complicanze. Nella ricerca di nuove procedure per massimizzare la compatibilità biologica, i metodi di decellularizzazione hanno assunto un ruolo rilevante. L'obiettivo principale è quello di rimuovere in modo efficiente i componenti antigenici preservando la matrice extracellulare (ECM). L’obiettivo di questo elaborato nasce con l’idea di analizzare l’effetto sinergico derivante dalla combinazione di diversi agenti di decellularizzazione per la realizzazione di foglietti valvolari aortici a partire da pericardio bovino. In letteratura sono stati proposti diversi protocolli, tuttavia, ad oggi, non esiste ancora una procedura standard a causa della difficile riproducibilità del set up sperimentale e di tutti i fattori che contribuiscono alla definizione dell'efficacia del processo di decellularizzazione. Progressi significativi sono stati fatti nell'ottimizzazione dei protocolli e nello studio dell'effetto sinergico derivante dalla combinazione di diversi detergenti che ha portato a primi risultati eccellenti. Tuttavia, sono necessari follow-up più lunghi per determinare la durata e la vitalità del tessuto creato e sono necessari ulteriori studi sulla potenziale calcificazione dell'impianto.
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