The choice of the optimal mesh implant for hernioplasty operations depending on the properties of mesh implants

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Silver and titanium were the first used elements in the era of hernia-strengthening biomaterials about a hundred years ago, reaching up to 150 types nowadays. The uniqueness of Deeken and Lake Mesh Classification system is its dependence of the properties of the used materials in classifying them, where three main categories of meshes was established; permanent synthetic, absorbable (of biological origin) derived; furtherly divided into composite, non-composite types, and hybrid meshes. The physical characteristics of each category are determined by the pore size, thread diameter, thickness and density. Moreover, tear resistance, suture retention, uniaxial tensile and planar biaxial tensile testing, ball burst, make it possible to refine the properties of the mesh implant. This article is devoted to understanding the types of mesh materials used for repair of the anterolateral abdominal wall hernias by highlighting the properties of their scaffold materials, coating and barriers, as well as their improvement through coating by different several materials improving their properties in order to meet the needs of sufficient and satisfactory hernia repair seeking for leadership in choosing mesh implants.

About the authors

Andrey V. Protasov

RUDN University

Email: mekhaeel60@yahoo.com
ORCID iD: 0000-0001-5439-9262
SPIN-code: 3126-7423
Moscow, Russian Federation

Mekhaeel Sh. F. Mekhaeel

RUDN University

Author for correspondence.
Email: mekhaeel60@yahoo.com
ORCID iD: 0000-0002-0381-3379
Moscow, Russian Federation

Sameh M. A. Salem

RUDN University

Email: mekhaeel60@yahoo.com
ORCID iD: 0009-0008-0690-6811
Moscow, Russian Federation

References

  1. Cole P. The filigree operation for inguinal hernia repair. Br J Surg.1941;29:168—81. doi: 10.1007/978-3-319-78411-3
  2. Deeken CR, Abdo MS, Frisella MM, Matthews BD. Physicomechanical evaluation of polypropylene, polyester, and polytetrafluoroethylene meshes for inguinal hernia repair. J Am Coll Surg. 2011;212(1):68—79. doi: 10.1016/j.jamcollsurg.2010.09.012
  3. Koontz AR. Preliminary Report on the Use of Tantalum Mesh in the Repair of Ventral Hernias. Ann Surg. 1948;127(5):1079—85. doi: 10.1097/00000658-194805000-00026
  4. Khanna, N. and Jain, Pradeep. The Use Of Marlex Mesh For Incisional Hernia Repair. Ind. Jour Plast Surg. 2024;(17):11—13. doi: 10.1055/s‑0043-1778480
  5. Deeken CR, Lake SP. Mechanical properties of the abdominal wall and biomaterials utilized for hernia repair. J Mech Behav Biomed Mater. 2017;(74):411—427. doi: 10.1016/j.jmbbm.2017.05.008
  6. Brown CN, Finch JG. Which mesh for hernia repair? Ann. R. Coll. Surg. Engl. 2010, 92, 272—278. doi: 10.1308/003588410X12664192076296
  7. Bellón JM, Rodríguez M, García-­Honduvilla N, Pascual G, Gómez Gil V, Buján J. Peritoneal effects of prosthetic meshes used to repair abdominal wall defects: monitoring adhesions by sequential laparoscopy. J Laparoendosc Adv Surg Tech A. 2007;17(2):160—6. doi: 10.1089/lap.2006.0028
  8. Elango S, Perumalsamy S, Ramachandran K, Vadodaria K. Mesh materials and hernia repair. BioMed. 2017;(7).16. doi: 10.1051/bmdcn/2017070316
  9. McGinty JJ, Hogle NJ, McCarthy H, Fowler DL. A comparative study of adhesion formation and abdominal wall ingrowth after laparoscopic ventral hernia repair in a porcine model using multiple types of mesh. Surg Endosc. 2005;19(6):786—90. doi: 10.1007/s00464-004-8174-9
  10. Klinge U, Klosterhalfen B, Ottinger AP, Junge K, Schumpelick V. PVDF as a new polymer for the construction of surgical meshes. Biomater. 2002;23(16):3487—93. doi: 10.1016/s0142-9612(02)00070-4
  11. Klink CD, Junge K, Binnebösel M, Alizai HP, Otto J, Neumann UP, Klinge U. Comparison of long-term biocompabtiblty of PVDF and PP meshes. J Invest Surg. 2011;24(6):292—9. doi: 10.3109/08941939.2011.589883
  12. Amid PK. Classification of biomaterials and their related complications in abdominal wall hernia surgery. Hernia. 1997;(1):15—21. doi: 10.1007/BF02426382
  13. Gillion JF, Lepere M, Barrat C. Two-year patient-­related outcome measures (PROM) of primary ventral and incisional hernia repair using a novel three-­dimensional composite polyester monofilament mesh: the SymCHro registry study. Hernia. 2019:(23):767—781. doi: 10.1007/s10029-019-01924‑w
  14. Tabbara M, Genser L, Bossi M, Barat M, Polliand C, Carandina S, Barrat C. Inguinal Hernia Repair Using Self-adhering Sutureless Mesh: Adhesix™: A 3-Year Follow-up with Low Chronic Pain and Recurrence Rate. Am Surg. 2016;82(2):112—6. doi: 10.1177/000313481608200212
  15. Edwards C. Self-fixating mesh is safe and feasible for laparoscopic inguinal hernia repair. Surgical Endoscopy and Other Interventional Techniques. Conference: 2011 Scientific Session of the Society of American Gastrointestinal and Endoscopic Surgeons, SAGES San Antonio, TX United States (30.03.2011—02.04.2011). 25: S324.
  16. Kolbe T, Hollinsky C, Walter I, Joachim A, Rülicke T. Influence of a new self-gripping hernia mesh on male fertility in a rat model. Surg Endosc. 2010;24(2):455—61. doi: 10.1007/s00464-009-0596‑y
  17. Benito-­Martínez S, Rodríguez M, García-­Moreno F, Pérez-­Köhler B, Peña E, Calvo B, Pascual G, Bellón JM. Self-adhesive hydrogel meshes reduce tissue incorporation and mechanical behavior versus microgrips self-fixation: a preclinical study. Hernia. 2022;26(2):543—555. doi: 10.1007/s10029-021-02552‑z
  18. Nienhuijs S, Staal E, Strobbe L, Rosman C, Groenewoud H, Bleichrodt R. Chronic pain after mesh repair of inguinal hernia: a systematic review. Am J Surg. 2007;194(3):394—400. doi: 10.1016/j.amjsurg.2007.02.012
  19. Mirel S, Pusta A, Moldovan M, Moldovan S. Antimicrobial Meshes for Hernia Repair: Current Progress and Perspectives. J Clin Med. 2022;11(3):883. doi: 10.3390/jcm11030883
  20. Labay C, Canal JM, Modic M, Cvelbar U, Quiles M, Armengol M, Arbos MA, Gil FJ, Canal C. Antibiotic-­loaded polypropylene surgical meshes with suitable biological behavior by plasma functionalization and polymerization. Biomater.2015;71:132—144. doi: 10.1016/j.biomaterials.2015.08.023
  21. Junge K, Rosch R, Klinge U, Krones C, Klosterhalfen B, Mertens PR, Lynen P, Kunz D, Preiss A, Peltroche-­Llacsahuanga H, Schumpelick V. Gentamicin supplementation of polyvinylidenfluoride mesh materials for infection prophylaxis. Biomater. 2005;26(7):787—93. doi: 10.1016/j.biomaterials.2004.02.070
  22. Wiegering A, Sinha B, Spo r L, Klinge U, Steger U, Germer CT, Dietz UA. Gentamicin for prevention of intraoperative mesh contamination: demonstration of high bactericide effect (in vitro) and low systemic bioavailability (in vivo). Hernia. 2014;18(5):691—700. doi: 10.1007/s10029-014-1293‑x
  23. Kilic D, Agalar C, Ozturk E, Denkbas EB, Cime A, Agalar F. Antimicrobial activity of cefazolin-­impregnated mesh grafts. ANZ J Surg. 2007;77(4):256—60. doi: 10.1111/j.1445-2197.2007.04029. x
  24. Suárez-­Grau JM, Morales-­Conde S, González Galán V, Martín Cartes JA, Docobo Durantez F, Padillo Ruiz FJ. Antibiotic embedded absorbable prosthesis for prevention of surgical mesh infection: experimental study in rats. Hernia. 2015;19(2):187—94. doi: 10.1007/s10029-014-1334-5
  25. Blatnik JA, Thatiparti TR, Krpata DM, Zuckerman ST, Rosen MJ, von Recum HA. Infection prevention using affinity polymer-­coated, synthetic meshes in a pig hernia model. J Surg Res. 2017; 219:5—10. doi: 10.1016/j.jss.2017.05.003
  26. Sanbhal N, Li Y, Khatri A, Peerzada M, Wang L. Chitosan Cross-­Linked Bio-based Antimicrobial Polypropylene Meshes for Hernia Repair Loaded with Levofloxacin HCl via Cold Oxygen Plasma. Coati. 2019(9):168. doi: 10.3390/coatings9030168
  27. Song Z, Peng Z, Liu Z, Yang J, Tang R, Gu Y. Reconstruction of abdominal wall musculofascial defects with small intestinal submucosa scaffolds seeded with tenocytes in rats. Tissue Eng Part A. 2013; 19(13—14):1543—53. doi: 10.1089/ten.TEA.2011.0748
  28. Avetta P, Nisticò R, Faga MG, D’Angelo D, Boot EA, Lamberti R, Martorana S, Calza P, Fabbri D, Magnacca G. Hernia-­repair prosthetic devices functionalised with chitosan and ciprofloxacin coating: Controlled release and antibacterial activity. J. Mater. Chem. B. 2020(8):1049. doi: 10.1039/C9TB02537E
  29. Shokrollahi M, Bahrami SH, Nazarpak MH, Solouk A. Biomimetic double-­sided polypropylene mesh modified by DOPA and ofloxacin loaded carboxyethyl chitosan/polyvinyl alcohol-­polycaprolactone nanofibers for potential hernia repair applications. Int J Biol Macromol. 2020:(15):165(Pt A):902—917. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.09.229
  30. Pérez-­Köhler B, Benito-­Martínez S, García-­Moreno F, Rodríguez M, Pascual G, Bellón JM. Preclinical bioassay of a novel antibacterial mesh for the repair of abdominal hernia defects. Surg. 2020;167(3):598—608. doi: 10.1016/j.surg.2019.10.010
  31. Awad A, Fina F, Goyanes A, Gaisford S, Basit AW. Advances in powder bed fusion 3D printing in drug delivery and healthcare. Adv Drug Deliv Rev. 2021;(174):406—424. doi: 10.1016/j.addr.2021.04.025
  32. Hodgdon T, Danrad R, Patel MJ, Smith SE, Richardson ML, Ballard DH, Ali S, Trace AP, DeBenedectis CM, Zygmont ME, Lenchik L, Decker SJ. Logistics of Three-dimensional Printing: Primer for Radiologists. Acad Radiol. 2018;25(1):40—51. doi: 10.1016/j.acra.2017.08.003
  33. Liaw CY, Guvendiren M. Current and emerging applications of 3D printing in medicine. Biofabrication. 2017.7; 9(2):024102. doi: 10.1088/1758-5090/aa7279
  34. Pantermehl S, Emmert S, Foth A, Grabow N, Alkildani S, Bader R Barbeck M, Jung O. 3D Printing for Soft Tissue Regeneration and Applications in Medicine. Biomed. 2021:(9):336. doi: 10.3390/biomedicines9040336
  35. Ballard DH, Jammalamadaka U, Tappa K, Weisman JA, Boyer CJ, Alexander JS, Woodard PK. 3D printing of surgical hernia meshes impregnated with contrast agents: in vitro proof of concept with imaging characteristics on computed tomography. 3D Print Med. 2018;7; 4(1):13. doi: 10.1186/s41205-018-0037-4
  36. Do AV, Worthington KS, Tucker BA, Salem AK. Controlled drug delivery from 3D printed two-photon polymerized poly (ethylene glycol) dimethacrylate devices. Int J Pharm. 2018;552(1—2):217—224. doi: 10.1016/j.ijpharm.2018.09.065
  37. Mir M, Ansari U, Najabat Ali M. Macro-scale model study of a tunable drug dispensation mechanism for controlled drug delivery in potential wound-­healing applications. J Appl Biomater Funct Mater. 2017;15(1): e63‑e69. doi: 10.5301/jabfm.5000280
  38. Lui YS, Sow WT, Tan LP, Wu Y, Lai Y, Li H. 4D printing and stimuli-­responsive materials in biomedical aspects. Acta Biomater. 2019;92:19—36. doi: 10.1016/j.actbio.2019.05.005
  39. Pravin S, Sudhir A. Integration of 3D printing with dosage forms: A new perspective for modern healthcare. Biomed Pharmacother.2018;107:146—154. doi: 10.1016/j.biopha.2018.07.167

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».