تقييم الترسب الرئوي الإقليمي باستخدام نماذج الرئة المطبوعة ثلاثية الأبعاد الخاصة بالمرضى

هذا البروتوكول لديه القدرة على دفع تطوير علاجات رئوية جديدة مستهدفة من خلال تمكين التنبؤات قبل السريرية للترسيب الإقليمي. تتضمن هذه التقنية نماذج رئوية دقيقة تشريحيا ، مطبوعة ثلاثية الأبعاد من فحوصات التصوير المقطعي المحوسب للمريض للتوليد السريع للنتائج التنبؤية الشخصية فيما يتعلق بفعالية العلاجات المحتملة. يمكن استخدام هذه التقنية لتطوير علاجات مستهدفة تقلل من الآثار المستهدفة للأمراض التي تتميز بانسداد المنطقة مثل سرطان الرئة أو مرض الانسداد الرئوي المزمن.

بعد طباعة المكونات التجريبية واستكمال المعالجة اللاحقة وفقا لتعليمات الشركة المصنعة ، اغسل الأجزاء المطبوعة بعناية في الراتنج الناعم بنقاء 99٪ على الأقل من كحول الأيزوبروبيل لإزالة أي راتينج زائد غير معالج قبل المعالجة الحرارية للأجزاء في فرن حراري لمدة ثماني ساعات وفقا لمواصفات الشركة المصنعة. بعد ذلك ، اغسل الأجزاء المطبوعة في الراتنج الصلب بالكحول لإزالة أي راتنج زائد غير معالج ومعالجة الأجزاء في فرن الأشعة فوق البنفسجية لمدة دقيقة واحدة لكل جانب. لتجميع غطاء مخرج الفص ، أدخل أحد طرفي قاعدة توصيل الأنابيب الشائكة البيضاوية في الغطاء قبل تمديد الغطاء المرن بعناية على الطرف الآخر من القاعدة البيضاوية ، مع الحرص بشكل خاص على عدم تكسير القاعدة الرقيقة ومع بروز الفوهة من خلال الفتحة الموجودة في قاعدة الغطاء.

بعد ذلك ، قم بقص ورق ترشيح سعة 10 ميكرولتر بحجم أكبر قليلا من منطقة المخرج وقم بطي ورق الترشيح فوق مخرج الفص ، مع تثبيت الورق في مكانه بيد واحدة. ثم استخدم الملقط من ناحية أخرى ، لتمديد الغطاء مع وصلة الأنابيب الشائكة فوق المخرج واضغط على الغطاء لأسفل حتى يتطابق الشق مع الشق المقابل على مخرج الفص. قبل كل تشغيل تجريبي ، قم بتوصيل كل مخرج فص نموذج الرئة بأنبوب مقياس التدفق المقابل والصمام مع الحرص على عدم تطبيق الكثير من الضغط الجانبي على وصلة الأنابيب الشائكة.

قم بتوصيل مقياس التدفق الإلكتروني بمدخل فم نموذج الرئة لقياس معدل تدفق الهواء الكلي لنموذج الرئة وتشغيل وحدة التحكم في التدفق ومضخة التفريغ. في وحدة التحكم في التدفق، حدد إعداد إعداد الاختبار وقم بزيادة معدل التدفق ببطء حتى يعرض مقياس التدفق الإلكتروني معدل التدفق الكلي المطلوب. استخدم الصمامات لضبط معدل التدفق من خلال فص الرئة العلوي الأيمن والوسط الأيمن والسفلي الأيمن والأيسر العلوي والأيسر.

بمجرد أن تكون معدلات تدفق الحمل الموضحة على عدادات التدفق ثابتة عند القيمة المطلوبة ، تحقق من معدل التدفق الكلي مرة أخرى على مقياس التدفق الإلكتروني للتحقق من عدم وجود تسريبات في النظام. بعد ذلك ، اخرج من إعداد الاختبار في وحدة التحكم في التدفق مع ترك مضخة التفريغ قيد التشغيل. لتوصيل الهباء الجوي إلى نموذج الرئة ، املأ البخاخات بمحلول من جزيئات الفلورسنت المرغوبة وقم بتوصيل البخاخات بمدخل نموذج الرئة.

لقياس فعالية جهاز الاستهداف ، أدخل الجهاز في نموذج الرئة وقم بتوصيل البخاخات بالجهاز. قم بتوصيل شركة الطيران المضغوطة بالبخاخات. اضبط وحدة التحكم في التدفق لتعمل لمدة عشر ثوان وافتح صمام الهواء المضغوط قليلا لبدء توليد الهباء الجوي داخل البخاخات.

اضغط على شاشة البدء على وحدة التحكم في التدفق وافتح صمام الهواء المضغوط بالكامل على الفور. عندما تصل وحدة التحكم في التدفق إلى حوالي تسع ثوان ، ابدأ في إغلاق صمام الهواء المضغوط وأغلق وشاح غطاء الدخان قدر الإمكان. بمجرد إغلاق الصمام بالكامل ، افصل البخاخات عن شركة الطيران المضغوطة.

أغلق وشاح غطاء الدخان بالكامل, أغلق مضخة التفريغ واترك أي رذاذ من غطاء الدخان. بعد حوالي 10 دقائق ، افصل نموذج الرئة عن نظام الأنابيب ، مع الحرص على عدم كسر وصلات الأنابيب الشائكة وتشغيل زوج من الملقط أسفل حافة كل غطاء مخرج فص لإزالة الأغطية من المنافذ. ثم انقل ورق الترشيح من كل غطاء إلى آبار فردية من جانب ترسيب جزيئات لوحة 24 بئرا لأسفل.

عندما يتم جمع كل ورق الترشيح ، ضع اللوحة على مسرح المجهر الفلوري الرقمي واضبط المجهر على تكبير 4X وقناة التألق المناسبة. ثم التقط ثلاث صور على الأقل لورق الترشيح من كل حلقة في مواقع عشوائية واحفظ الصور كملفات TIF. في ظل ظروف التجميع التي تبلغ لتر واحد في الدقيقة في رئة سليمة ، تنتهي بمرض الانسداد الرئوي المزمن ، لا يختلف ملف تعريف الترسيب المحدد تجريبيا إحصائيا عن البيانات السريرية التي توضح أن الإعداد يحاكي بدقة توزيع تدفق الهواء إلى كل من فصوص الرئة.

بالمقارنة مع ملف تعريف ترسيب الجسيمات غير المستهدفة ، فإن استخدام أنبوب القصبة الهوائية المعدل يولد زيادة بمقدار أربعة أضعاف تقريبا في توصيل الفص السفلي الأيسر. بالإضافة إلى تحويل أكثر من 96٪ من الجسيمات التي يتم تسليمها إلى الرئة اليسرى. من خلال تغيير إعداد موقع الإطلاق لاستهداف الفص السفلي الأيمن ، يولد هذا الجهاز أكثر من ضعف توصيل الجسيمات إلى الفص الأيمن ويحول 94٪ من الجسيمات التي يتم تسليمها إلى الرئة اليمنى.

بالمقارنة مع ملف تعريف ترسيب الجسيمات غير المستهدف ، يتسبب جهاز الأسطوانة متحدة المركز في زيادة ما يقرب من ثلاثة أضعاف في توصيل الفص العلوي الأيسر بالإضافة إلى تحويل أكثر من 87٪ من الجسيمات التي يتم تسليمها إلى الرئة اليسرى. يمكن أيضا ملاحظة كفاءة الاستهداف نوعيا من خلال مقارنة صور مرشح الفص المستهدف بمرشحات المخرج الأخرى. كما هو موضح ، فإن طريقة الاستهداف الأكثر فعالية ستؤدي إلى ترسب جسيمات مرتفع عند الفص المقصود محل الاهتمام وترسب منخفض في منافذ الفص المتبقية.

من الضروري التأكد من توصيل المكونات بشكل صحيح لمنع التسرب داخل النظام لأن التسريبات ستؤثر على نتائج الترسيب. يسمح هذا البروتوكول للباحثين باختبار أجهزة توصيل الأدوية المحتملة لاستهداف مناطق معينة من الرئة قبل التجارب السريرية ، مما يقلل من التكلفة المرتبطة بتطوير الأدوية وتعزيز فعاليتها لدى المرضى من البشر.