An in vivo study of a novel composite hyaluronic acid and gelatin hydrogel to improve healing of vocal fold scars in a rat model

AbstractObjectives/Hypothesis: The primary objective of this study was to investigate the healing potential of a novel hierarchically micro-structured Hyaluronic Acid (HA)-gelatin (Ge) hydrogel in the treatment of acute vocal fold injury using a rat model. A secondary objective was to evaluate the feasibility of the rat vocal fold for scar and injection studies.Study Design: Experimental Randomized Prospective StudyMethods: Vocal fold injury was performed unilaterally in 36 rats. The animals were stratified into three groups. Each group had 25 µl of either saline, HA bulk or HA-gelatin hydrogel injected into the lamina propria five days after injury. Vocal folds were then harvested at 56 days after injection and were analyzed using immunohistochemistry. Immunofluoresence staining was performed on collagen type I, collagen type III and elastinResults: No major reaction to the injectable material was observed. When comparing protein densities between the right injured and left uninjured vocal fold; Type I collagen densities was higher in the saline and HA-Ge groups relative to the uninjured samples (p=0.31 and 0.917 respectively). Collagen type III densities, on the other hand, were greater than in the uninjured controls in both HA-bulk and HA-GE groups (p=0.012 and 0.028 respectively). The density of elastin was higher in the HA-bulk and HA-GE groups when compared to the uninjured vocal folds but statistically significant in only the HA-GE group (P=0.128 and 0.036 respectively).On the other hand, when comparing protein densities on the right vocal fold between the treatment groups; we found The relative densities of elastin and collagen III were greater in the HA-bulk group than in the saline group (p = 0.032 and 0.07, respectively). Likewise, elastin and collagen type III were of greater densities in the HA-GE group than in the saline group (p =0.014 and 0.004, respectively).Conclusions: Local HA-gelatin injection shows some potential tissue remodeling and did not cause any inflammatory response during the course of this study. The rat vocal fold is an excellent model for laryngeal studies.RÉSUMÉObjectifs:L'objectif primaire de l'étude est d'évaluer le potentiel guérisseur de l’injection d'un nouvel hydrogel d’acide hyaluronic-gelatiné (AH-Ge) dans le traitement d’une blessure aiguë sur une corde vocale de rat. Un objectif secondaire est d'évaluer l'utilité du rat en tant que modèle pour l'étude des cicatrices et des injections sur les cordes vocales. Conception de l'Étude: Étude Expérimentale Prospective RandomiséeMéthodes:Une lésion a été faite sur les cordes vocales droites de 36 rats. Les rats ont ensuite été séparés en trois groupes. Vingt-cinq microlitre de solution saline, d'acide hyaluronic (AH) ou d’hydrogel AH-Ge ont été injectés dans la lamina propria cinq jour après le trauma initial. Les cordes vocales ont été retirées 56 jours après l'injection afin d'être analysées par immunohistochimie. La coloration par immunofluorescence a été réalisée sur du collagène de type I, du collagène de type III et l'élastineRésultats:Aucunes réactions majeures à la matière injectée n'ont été observées. Lorsque l'on compare la densité des protéines entre les cordes vocales blessées (droite) et les cordes vocales intactes (gauche), la densité de collagène type I est plus élevée dans les spécimens lésés ayant reçu une injection saline ou d'AH-Ge par rapport aux spécimens intacts (p=0.31 et 0.917 respectivement). D'autre part, la densité de collagène type III est plus élevée dans les spécimens lésés ayant reçu une injection d'AH et d'AH-Ge (p=0,012 et 0,028 respectivement). La densité d'élastine est aussi plus élevée dans le groupe ayant reçu une injection d'AH et celui ayant reçu l'AH-Ge. La différence était toutefois seulement significative dans le groupe d'AH-Ge (p=0,128 et 0,036, respectivement).En comparant les densités des protéines parmi les divers traitements, on observe que les densités d'élastine et de collagène type II sont plus élevées dans le groupe ayant reçu de l'AH que dans le groupe ayant reçu une solution saline (p = 0,032 et 0,07, respectivement). De plus, l'élastine et le collagène type III sont en plus grandes densités dans le groupe ayant reçu de l'AH-Ge que dans le groupe ayant reçu une solution saline (p = 0,014 et 0,004, respectivement).Conclusion:Dans cette étude, l'injection locale d'AH-Ge semble avoir provoqué des changements au niveau tissulaire sans causer de réponse inflammatoire. Aussi, les cordes vocales de rats sont un excellent modèle afin d'effectuer des études sur le larynx