An alternative to skin graft for superficial surgical defect in oral cancer surgery / Uma alternativa ao enxerto de pele para defeitos cirúrgicos superficiais em cirurgia de câncer oral

Abstract Introduction: After surgery for oral cavity cancer, superficial surgical defects are usually covered with a skin graft that can be harvested with different thicknesses depending on the reconstructive need. Despite its popularity and efficacy, this solution has the disadvantage of excessive harvesting times and scarring of the donor site. Other surgeons have proposed the use of bovine pericardium as a reconstructive solution. Its use in otorhinolaryngology especially after oral cavity surgery has never been reported. Objective: The aim of this manuscript is to present our preliminary experience with the use of a collagen membrane obtained from bovine pericardium in the reconstruction of small and superficial defects after transoral resection of oral cavity tumors. Methods: A bovine collagen membrane was used to cover surgical defects in 19 consecutive patients undergoing transoral resection of small/superficial oral cancers. Photographs were obtained in the postoperative period to follow the healing process. We analyzed the pro and cons of this tool, recorded data on postoperative chewing-, speechand taste-related quality of life, and tested the most appropriate settings providing the best reconstructive result. Results: The bovine collagen membrane allowed us to cover surgical defects of varying size in different oral sites. Shaping and placement proved to be simple. The membrane facilitated physiologic tissue repair: after one month it was completely absorbed and replaced by the patient's own mucosa. No adverse features were observed in the cohort. Conclusion: A bovine collagen membrane can represent a fast and easy solution in cases of split-thickness defect. Unlike a skin graft, it is not associated with donor site morbidity and allows the patient's own mucosa to be restored with a more physiological result.

Resumo Introdução: Os defeitos cirúrgicos superficiais pós-cirurgia para câncer de cavidade oral geralmente são cobertos com um enxerto de pele que pode ser colhido com diferentes espessuras, depende das necessidades de reconstrução. Apesar de sua popularidade e eficácia, essa solução tem a desvantagem dos tempos excessivos de colheita e cicatrização do local doador. Outros cirurgiões propuseram o uso do pericárdio bovino como solução reconstrutiva, enquanto seu uso em otorrinolaringologia, especialmente após cirurgia de cavidade oral, nunca foi relatado. Objetivo: Apresentar nossa experiência preliminar com o uso de uma membrana de colágeno obtida do pericárdio bovino, na reconstrução de defeitos pequenos e superficiais após resseçcão transoral de tumores da cavidade oral. Método: Uma membrana de colágeno bovino foi usada para cobrir defeitos cirúrgicos em 19 pacientes consecutivos submetidos à resseçcão transoral de câncer oral pequeno/superficial. As fotografias foram obtidas no pós-operatório para acompanhar o processo de cicatrização. Analisamos os prós e contras desse enxerto, registramos dados sobre a qualidade de vida relacionada à mastigação, fala e paladar no pós-operatório e testamos as configurações mais apropriadas, para proporcionar o melhor resultado reconstrutor. Resultados: A membrana de colágeno bovino nos permitiu cobrir defeitos cirúrgicos de tamanhos variados nos diferentes sítios orais. A modelagem e a colocação demonstraram ser simples. A membrana guiou o reparo fisiológico do tecido e após um mês foi completamente absorvida e substituída pela mucosa do próprio paciente. Não foram observadas características adversas na coorte. Conclusão: Uma membrana de colágeno bovino pode representar uma solução rápida e fácil em casos de defeitos de espessura dividida. Ao contrário de um enxerto de pele, ele não está associado à morbidade do local doador e permite que a mucosa do próprio paciente seja restaurada com um resultado mais fisiológico.

Comparative analysis of tissular response after abdominal wall repair using polypropylene mesh and bovine pericardium mesh / Análise comparativa da resposta tecidual após reparo da parede abdominal utilizando tela de polipropileno e de pericárdio bovino

ABSTRACT Background: The use of polypropylene meshes for surgical repair of the abdominal wall contributes to a reduction of the of recurrence rates of hernias or defects. However, its intra-abdominal use comes along with the formation of adhesions and several complications. The study and the search for alternative materials, including bovine pericardium, have been regarded as an option for the correction and treatment of resulting hernias with better adaptations and effectiveness. Aim: Evaluating the inflammatory process of the bovine pericardium in comparison with the inflammatory process of synthetic polypropylene mesh. Method: Bovine pericardium mesh and polypropylene mesh were placed, both on the same animal. The first group had the mesh removed for analysis on day 20, and the second group on day 40. The variables congestion, granulation, giant cells, necrosis, acute inflammation, chronic inflammation and collagen were analyzed. Results: All variables were found in greater numbers as a response to the polypropylene mesh, except for the collagen, which, on day 40, was greater in response to the bovine pericardium mesh. Conclusion: The data in this study suggest that there is less inflammatory reaction in response to bovine pericardium mesh when compared to polypropylene mesh.

RESUMO Racional: O uso de telas de polipropileno para a correção cirúrgica da parede abdominal contribui para redução dos índices de recidiva das hérnias ou defeitos. No entanto, o seu uso intra-abdominal cursa com a formação de aderências e diversas complicações. O estudo e a busca por materiais alternativos, como pericárdio bovino, têm se mostrado uma opção na correção e tratamento de hérnias que resultem com melhores adaptações e efetividades. Objetivo: Avaliar o processo inflamatório do pericárdio bovino em comparação ao processo inflamatório da tela sintética de polipropileno. Método: Foi realizada a colocação de tela de pericárdio bovino e polipropileno, ambas no mesmo animal. O primeiro grupo as teve retiradas para análise no dia 20, e o segundo grupo no dia 40. Foram analisadas as variáveis congestão, granulação, células gigantes, necrose, inflamação aguda, inflamação crônica e colágeno. Resultados: Todas as variáveis foram encontradas em maior número como resposta a tela de polipropileno, exceto a variável colágeno, que no dia 40 apresentou-se em maior quantidade em resposta à tela de pericárdio bovino. Conclusão: Há menor reação inflamatória em resposta a tela de pericárdio bovino, quando comparada com a de polipropileno.

Freeze-drying microscopy in mathematical modeling of a biomaterial freeze-drying

Transplantation brings hope for many patients. A multidisciplinary approach on this field aims at creating biologically functional tissues to be used as implants and prostheses. The freeze-drying process allows the fundamental properties of these materials to be preserved, making future manipulation and storage easier. Optimizing a freeze-drying cycle is of great importance since it aims at reducing process costs while increasing product quality of this time-and-energy-consuming process. Mathematical modeling comes as a tool to help a better understanding of the process variables behavior and consequently it helps optimization studies. Freeze-drying microscopy is a technique usually applied to determine critical temperatures of liquid formulations. It has been used in this work to determine the sublimation rates of a biological tissue freeze-drying. The sublimation rates were measured from the speed of the moving interface between the dried and the frozen layer under 21.33, 42.66 and 63.99 Pa. The studied variables were used in a theoretical model to simulate various temperature profiles of the freeze-drying process. Good agreement between the experimental and the simulated results was found.

A prática da transplantação traz esperança para muitos pacientes. Uma visão multidisciplinar nessa área visa à produção de tecidos biológicos para serem utilizados como implantes e próteses. A liofilização é um processo de secagem que preserva características essenciais desses materiais, facilitando sua manipulação e armazenamento. A liofilização é um processo que requer muito tempo e energia e sua otimização é muito importante, pois permite reduzir custos de processo melhorando a qualidade do produto. A modelagem matemática é uma ferramenta que permite descrever o comportamento do produto durante o processo e, consequentemente, auxilia os estudos de otimização. Microscopia óptica acoplada à liofilização, uma técnica usualmente aplicada na determinação de temperaturas críticas de formulações líquidas, foi utilizada neste trabalho na determinação de taxas de sublimação da liofilização de um tecido biológico. As taxas de sublimação foram calculadas a partir da velocidade da interface entre a camada seca e congelada, sob pressões de 21,33, 42,66 e 63,99 Pa. As variáveis estudadas foram usadas em um modelo matemático teórico, que simula os perfis de temperatura do produto durante o ciclo de liofilização. Os resultados apresentados demonstraram boa relação entre os dados experimentais e simulados.

Otimização da liofilização do pericárdio bovino com o auxílio de ferramentas matemáticas / Freeze-drying optimization of bovine pericardium by mathematical modelingFreeze-drying optimization of bovine pericardium by mathematical modeling

A liofilização é um método de conservação utilizado para a obtenção de produtos desidratados de alta qualidade. É um processo que requer tempo e energia, podendo levar dias para terminar se o ciclo de liofilização não for otimizado. O objetivo da otimização do processo de liofilização é minimizar o consumo de energia e reduzir o tempo de processo, sem que ocorra a perda na qualidade do produto liofilizado. A utilização de modelos matemáticos que predizem o comportamento do produto durante a liofilização pode reduzir drasticamente o número de experimentos, além de determinar variáveis importantes que não podem ser medidas experimentalmente. Tecidos biológicos são produtos sensíveis que se submetidos à altas temperaturas podem sofrer alterações irreversíveis. O estudo da liofilização do pericárdio bovino tem como objetivo sua conservação, facilitando sua manipulação e armazenamento. O objetivo deste projeto foi o uso da teoria fenomenológica que envolve a liofilização, com a utilização de parâmetros essenciais determinados por experimentos de laboratório, para guiar o desenvolvimento de um modelo matemático capaz de descrever a dinâmica do processo de liofilização do pericárdio bovino para, através de seu estudo e da análise das características do produto liofilizado, alcançar a validação do processo. O estudo do congelamento na liofilização do pericárdio bovino foi feito, determinando-se os tempos de processo e o conteúdo de umidade residual do produto seco. A modelagem matemática do processo foi apresentada a partir da determinação de taxas de sublimação por microscopia óptica acoplada à liofilização, sob diferentes pressões de câmara e taxas de aquecimento de placa. Os produtos liofilizados foram avaliados quanto à manutenção de suas propriedades físicas. Os resultados mostraram que o congelamento lento com tratamento térmico apresentou curto tempo de liofilização e baixo valor de umidade residual do produto final. O modelo matemático demonstrou a...

Freeze-drying is a method of preservation that provides high-quality dehydrated products. It is a process that requires time and energy and it may take days to finish. Freeze-drying optimization is used to minimize the process time keeping the high quality of the product. Mathematical models that predict the behavior of products during freeze-drying can drastically reduce the number of experiments and determine variables in a study that could not be experimentally measured. Biological tissues are sensitive to heat and might be irreversibly modified. The study of bovine pericardium freeze-drying improves its handling and storage. The purpose of this project was to determine key parameters which served to guide the development of a mathematical model able to describe the bovine pericardium freeze-drying process and achieve its validation. The study of the freezing step in the bovine pericardium freeze-drying was done by analyzing the time of the process and the residual moisture content of the dried product. Mathematical modeling of the process was shown from the determination of sublimation rates by freeze-drying microscopy under different chamber pressures and heating rates. The freeze-dried products were evaluated for the maintenance of their physical properties. The results revealed that slow freezing with thermal treatment had short process time and low residual moisture of the final product. The mathematical model demonstrated the bovine pericardium freeze-drying and the product indicated no change in their physical properties after the process. Thus, the freeze-drying microscopy analysis was validated in determining the sublimation rate during the bovine pericardium freeze-drying and the process was endorsed through mathematical modeling

Bovine pericardium as a lasting option tocorrect agenesis of the left hemidiaphragm:a five years follow-up / Uso do pericárdio bovino como opção duradoura para a correção da agenesia do hemidiafragma esquerdo: seguimento de cinco anos

Different surgical approaches for large congenital diaphragmatic defects have been described in the last fifity years. Synthetic patches have been proposed but have not always lead to good results due to reherniations, absence of growth of the patch, and future definitive operations. Few options of biological patches to reconstruct those large congenital defects are described in the literature, such as: dorsal muscle flap, lyophilized dura patch, small intestine submucosa and autologous fascia lata. There was no report of bovine pericardium patches as an alternative to treat congenital defects such as the total agenesis of the left hemidiaphragm, although experimental studies has shown that bovine pericardium seemed to be a very safe and resistant material to used in this congenital defect. We present a 4-years old girl that was re-operated with a patch of glutaraldehyde-preserved bovine pericardium after Silistic® patch had failed twice when she was born. We hypothesized that the bovine pericardium patch would be a lasting alternative to reconstruct agenesis of the left hemidiaphragm in this patient because of the attributes of the material: strength, elasticity, resistance to sutures and the possibility of growth. The aim of this communication is to present this biological material as a better and long-term alternative for correction of large congenital diaphragmatic defects, since our patient completed four years after the procedure without any deformities or respiratory complications.

Várias abordagens cirúrgicas têm sido descritas nos últimos cinqüenta anos para a correção dos grandes defeitos congênitos do diafragma. Material sintético tem sido proposto, mas não tem apresentado bons resultados devido às recidivas do defeito. O remendo sintético não cresce com a criança e apresenta necessidade de futuras reoperações. Poucas opções de materiais biológicos vêm sendo descritas na literatura para a correção dos grandes defeitos congênitos do diafragma, como: retalho muscular dorsal, duramáter liofilizada, submucosa de intestino delgado e fáscia lata autóloga. Não existem relatos na literatura a respeito do pericárdio bovino como opção ao tratamento dos defeitos congênitos do diafragma como agenesia total do hemidiafragma esquerdo, embora estudos experimentais mostram que o pericardium bovino parece ser material seguro e resistente que pode ser usado neste defeito congênito. Este é o relato de uma menina de 5 anos de idade que foi reoperada com remendo biológico de pericárdio bovino preservado em glutaraldeído, aos 4 meses de idade após duas tentativas frustradas de correção com remendo sintético (silicone). Os autores acreditam que o remendo de pericárdio bovino poderia ser opção mais duradoura para a correção da agenesia total do hemidiafragma esquerdo nesses pacientes devido às suas vantagens, como forte estrutura do material, elasticidade, resistência a suturas e possibilidade de crescimento. O objetivo deste relato é apresentar esse material biológico como melhor escolha, mais duradoura para correção dos grandes defeitos congênitos do diafragma, já que a criança completou quatro anos após o procedimento sem apresentar deformidade e ou complicações respiratórias.

Uso del pericardio bovino tratado con glutaraldehído / Use of glutaraldehide-treated bovine pericardium

El uso de las prótesis mecánicas y biológicas surgió de la necesidad de reemplazar quirúrgicamente la falta o la falla de un órgano. Las bioprótesis están hechas a partir de tejido autólogo, homólogo y heterólogo. La bioprótesis de pericardio bovino tratada con glutaraldehído es la más estudiada y se utiliza principalmente como bioprótesis cardiaca. Debido a su fácil preparación y uso, este material se ha empleado para reparar defectos hemiarios de la pared abdominal, la pared torácica, de diafragma y para sustituir vasos y tráquea; sin embargo, causa reacción de rechazo y tipo cuerpo extraño, los que han sido estudiados ampliamente para evitarlos. Presentamos una revisión de la literatura sobre el uso y estudio de la bioprótesis de pericardio bovino tratado con glutaraldehído.

The use of biological and mechanical prostheses arose from the need to replace a failing organ or function. Bioprostheses can be manufactured from autologous, homologus or heterologus tissue; glutaraldehyde treated bovine pericardium bioprostheses have been used extensively to repair diaphragmatic, abdominal and chest wall defects and to replace heart valves, blood vessels and tracheal segments, but the implanted tissue can elicit rejection or foreign body reaction; these have been extensively studied in order to avoid them. We review the literature regarding glutaraldehyde treated bovine pericardium bioprostheses.

Expectativa funcional de biopróteses valvulares: I. Testes físicos e histopatológicos para aproveitamento de regiöes de pericárdio bovino / Functional Expectation of Valve Bioprosthesis. I. Bovine Pericardium Mapping for Use of Sections According to Physical and Histopathological Tests

Objetivo - A heterogeneidade do saco pericárdico bovino quanto à elasticidade, extensibilidade e espessura motivou o trabalho, visando o estudo de diferentes áreas do pericárdio, mapeadas de acordo com sua posição sobre o coração. Método - Foram utilizados 10 sacos pericárdicos bovinos, previamente selecionados e obtidos em frigoríficos logo após o abate dos animais. Os pericárdios foram seccionados sagitalmente da porção anterior até a posterior, obtendo-se duas partes, direita e esquerda. Para cada uma delas foram demarcadas duas áreas, totalizando quatro regiões: A, B, C e D. Cada uma das quatro regiões foi subdividida em duas regiões: 1 e 1', totalizando 80 amostras. Foram aplicados testes físicos (encolhimento e resistência mecânica) e foram feitos estudo histopatológico e análise estatística. Resultados - A área correspondente ao ventrículo direito (região D) teve o melhor índice de aproveitamento (21,3%), seguida da região do ventrículo esquerdo (região B - 16,2%). Os testes físicos registraram para as amostras aproveitadas valores mínimos e máximos de 0,20 e 0,40 mm para espessura, 2,0 e 7,0 kgf para força, 1,6 e 4,2 kgf/mm2 para ruptura, 18 e 36% para elongacão, 15 e 65 para índice de tenacidade e 85 e 87 °C para encolhimento. A região D revelou-se histologicamente mais preservada tanto para as fibras colágenas como para as elásticas. Conclusão - Os resultados da análise estatística evidenciam a necessidade de se aumentar o tamanho da amostra para a certificação da existência de uma secção do pericárdio e de uma posição mais adequada do corpo de prova (longitudinal, transversal e oblíqua) na retirada do retalho de pericárdio para a confecção de biopróteses valvulares

Functional Expectation of Valve Bioprosthesis. I. Bovine Pericardium Mapping for Use of Sections According to Physical and Histopathological Tests Purpose - The heterogeneicity of the bovine pericardium sac regarding its elasticity, extensibility and thickness encouraged the work with the purpose to study the different areas of pericardium, mapped according to its position on the heart. Method - Ten bovine pericardium sacs previously selected and obtained at the slaughter-house immediately after the animal slaughter were utilized. The pericardia were sectioned sagitally from the anterior to the posterior portion, thus obtaining two parts, right and left. Two areas were demarcated for each one of them amounting to four regions: A, B, C and D. Each of the four regions was divided into two regions: 1 and 1, amounting to 80 samples.There have been physical tests (shrinkage and mechanicalresistance), histopathological studies and statistical analysis were done. Results - The right ventricle area (region D) had the best utilization (21.3%), and then the left ventricle area (region B, 16.2%). The physical tests on the utilized samples showed minimum and maximum values of 0.20 and 0.40 mm for the thickness, 2.0 and 7.0 kgf for force, 1.6 and 4.2 kgf/mm for rupture, 18 and 36% for stretching, 15 and 65 for tenacity index and 85 and 87°C for shrinkage. The region D presented histologically and more preserved, either for the collagen fibers or the elasticones. Conclusion - The results of the statistical analysis proved the need to increase the sample size to certify the existence of a sectioning of the pericardium and a more adequate position of the proof body (longitudinal, transversal and oblique) when obtaining the pericardium flap to make the valve bioprosthesis