用于持续递送神经活性物质的微型输注系统的构建与植入

大家好，我是 Miles Cunningham。我将与 Ryan O'Connor 和 Sydney Wong 一起演示用于持续输送神经活性物质的微型输注系统的构建。本工作是在哈佛医学院麦克莱恩医院神经重建实验室完成的。

我们感谢悉尼rbe基金会和Narsad提供的慷慨支持。我们发现，可以通过拉制的硼硅酸盐玻璃微导管将神经活性物质可靠地递送至特定脑区，该微导管的尖端直径比传统递送导管小5到10倍。在本幻灯片中，我们展示了一种常用的不锈钢灌注导管，以及本实验室自制的微导管。

输送导管尺寸的减小，直接转化为对研究脑区创伤的显著降低。许多传统方法实际上会在目标区域或其内部造成损伤，从而使任何结果的有效性受到质疑。在此处的图A中，可以看到直径0.32毫米的导管对局部区域造成的破坏程度，相比之下，图B中50微米导管造成的损伤明显更小。这些低倍图像为未染色Vibram切片的湿封片照片。

随后，对这些相同的切片进行苏木精和伊红（H&E）染色，并在更高倍数下成像。为了进一步说明使用微型套管后组织损伤的减少，微型输注系统的组件包括一个Zet Mini Osmo泵，其带有不锈钢流量调节器，且已移除法兰部分。系统还包括2至3厘米长的聚乙烯导管、定制的BOA硅酸盐微型套管以及一根28号导丝。此即为已组装完毕、准备植入的微型输注系统。

此处使用标准的垂直拉针仪来制备具有所需规格的微细导管。水平拉针仪同样适用。通过调节加热元件的温度和拉针仪的张力，可对硼硅酸盐玻璃管进行定位和固定。

可以可靠地复制出具有特定直径和长锥形柄的微型套管。将Bora石英玻璃管加热，并施加轻柔压力，使玻璃管弯曲至所需的程度。该弯曲位置应距离微型套管尖端适当距离，以适应目标脑区的深度，同时确保高于颅骨的位置有足够的 Clearance。

该微套管远端管的最终长度，其弯曲部分约为9到10毫米。显然对结果并不满意，Ryan重新插入微套管，进行微调，以完善此处的弯曲角度。

使用金刚石笔要好得多。悉尼演示了一种切割硼硅酸盐玻璃管的方法，切割位置位于弯头近端约五毫米处。她将玻璃管牢固地固定在硬质表面上，使微导管的远端自由悬垂于边缘之外，然后沿圆周方向对玻璃管进行划痕切割。

然后通过施加轻柔的压力，她在划痕处将导管整齐折断。可使用永久性墨水对套管细小透明的尖端进行染色，以增强可视性。在显微放大条件下进行手术时，使用显微解剖剪将微套管尖端剪至所需直径。

可用目镜或显微镜确认尖端直径。将28号不锈钢丝切成约三厘米长，制备成径向定位导丝。然后使用镊子在每根导丝末端弯制一个直径约两毫米的小钩。

将对齐导线与微套管中长约两到三厘米的聚乙烯管一同放入培养皿中。微输注系统可使用大多数实验室常见的仪器构建。将显微镊子、普通镊子、手术剪和止血钳放入手术单中进行灭菌。

使用标准高压灭菌器对仪器、微输注系统组件以及数张铝箔进行灭菌。小心地从包装中取出流量调节器，并放入无菌培养皿中。用止血钳牢固夹住调节器，然后用剪刀将塑料法兰从不锈钢调节管上剪下。

将微型渗透泵从包装中取出，并置于无菌培养皿中。将不锈钢管插入聚乙烯管内约两到三毫米，并使用光固化环氧树脂将两者密封固定。我们使用My Neural Lab生产的Lummi Bond进行精细操作：用一支1 mL注射器吸取Lummi Bond，并在强光下用27号针头作为涂布工具，Lumon在数秒内即可固化。

通过将微型渗透泵保持在直立位置，并使用制造商提供的填充针小心注入液体来完成填充。我们建议观察注入泵内的液体体积，和/或在填充前后称量泵的重量，以确保泵已完全充满且无缺陷。请注意，我们不建议重复使用泵。

将带有连接的聚乙烯导管的完整调节器插入微型渗透泵内。当泡沫调节器插入时，泵内的液体会被压入聚乙烯导管中。应记录导管内初始被液体填充的长度，并在泵于39摄氏度下经12小时温育并用无菌生理盐水激活后，观察到该长度增加。

将已激活的微型渗透泵浸入无菌生理盐水中，以在微输注系统构建的最后步骤中提供一个无气泡的环境。使用连接细径塑料管并装有与泵内相同溶液的注射器，将聚乙烯管未填充部分中的空气排出。注意应将微导管内的空气完全排出。

类似地，可能需要用显微镊子扩张聚乙烯导管的远端，然后插入微导管的近端。此时整个系统已无气泡或死腔，可从生理盐水浴中取出，并用无菌纱布擦干。随后使用Luma胶将微导管固定在聚乙烯导管上。为了将微型渗透泵的流速降低约一半，将无菌热石蜡倒入一个小的培养皿中，短暂浸没微型渗透泵的近端一半部分。

去除多余的石蜡后，将微灌注系统放回无菌生理盐水中保存，直至手术使用。手术植入前，将导丝连接至微导管的弯曲处。

将导丝的纵轴与将要插入脑组织的微套管部分对齐，并用乐蒙胶固定。在此位置下，可将微输注系统置于立体定位仪操作器上。

使用操作臂夹具固定导丝，并用无菌缝线环从上方将泵固定。这将支撑其重量，并可通过镊子小心弯曲导丝，使微导管与颅骨表面完全垂直。随后可采用标准的立体定位手术方法植入微输注系统。导管通过黏合剂固定在颅骨表面。

我们使用Jaron的铸模材料来塑形一个低轮廓的基座。然后将预备体上方多余的引导丝齐平于基座表面切断。使用安装在高速牙钻上的切割轮，可将微型渗透泵植入动物肩胛区皮下。

该方法相较于传统技术具有多项优势。它可根据实验动物的种类和年龄进行定制。硅胶管可塑造成与动物颅骨表面相贴合的形状。

因此，通过实现牢固的低剖面固定并避免使用大型颅骨基座，手术切口可轻松覆盖在流线型微输注基座上，从而降低感染风险以及动物的不适感，同时固定系统至颅骨所需的表面积更小。因此，后续或附加操作可在不受到较大基座干扰的情况下进行。但最重要的是，该方法可减少对输注部位局部环境的侵入性和创伤，从而最大限度地降低观察者效应。

这就是主动观察将对被观察现象所产生的影响。