Ein ex vivo Schweinemodell für die hydrodynamische Erprobung experimenteller Aortenklappenverfahren und neuartiger Medizinprodukte
25. August 2023
Wir stellen eine Methode vor, um eine Schweineaortenklappe auf einem Pulsduplikator zu montieren, um ihre hydrodynamischen Eigenschaften zu testen. Mit dieser Methode kann die Änderung der Hydrodynamik nach der Anwendung eines experimentellen Verfahrens oder eines neuartigen Medizinprodukts vor dem Einsatz in einem Großtiermodell bestimmt werden.
Es gibt nur begrenzte Möglichkeiten, neue kardiologische Verfahren und untersuchende medizinische Geräte vor dem Einsatz in einem Großtiermodell zu testen. Unser Protokoll bietet die Möglichkeit, solche Verfahren und Geräte in einem biologisch und anatomisch relevanten Kontext zu verfeinern, bevor mit großen Tierversuchen begonnen wird. Andere Techniken zur Montage einer Aortenklappe auf einem Pulsduplikator erfordern das Einsetzen oder Befestigen einer starren Struktur am Aortenklappenring, wodurch die hydrodynamischen Eigenschaften der Klappe verzerrt werden.
Unser Protokoll bietet eine innovative Möglichkeit, das LVOT so zu kanülieren, dass alle gemessenen hydrodynamischen Eigenschaften gültig sind. Diese Methode wurde entwickelt, um die Lebensfähigkeit von Segelersatzmaterialien für die Verwendung als Klappenreparaturpflaster oder -prothese zu bewerten. Es ist ein zentrales Werkzeug für unsere zukünftige Forschung, in der wir biomimetische Polymermaterialien für den Einsatz als dauerhafte Ventilersatz mit nativem Gewebe, wie mechanischen und hydrodynamischen Eigenschaften, entwickeln.
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Übersicht
Diese Studie stellt eine neuartige Methode zur Montage einer porcinen Aortenklappe an einem Pulsvervielfacher vor, die es ermöglicht, deren hydrodynamischen Eigenschaften zu bewerten. Diese Technik erlaubt die Untersuchung von Veränderungen der Hydrodynamik nach experimentellen Eingriffen oder der Anwendung neuer medizinischer Geräte, bevor Tests an Großtieren durchgeführt werden.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Kardiovaskuläre Forschung
- Medizinproduktprüfung
- Hydrodynamik
Hintergrund
- Es existieren begrenzte Testmöglichkeiten für kardiale Verfahren vor der Anwendung an Großtiermodellen.
- Aktuelle Methoden können die hydrodynamischen Eigenschaften von Herzklappen verzerren.
- Es werden innovative Kanülierungstechniken für genaue Bewertungen benötigt.
- Die Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung biomimetischer Materialien für Klappenersatzsysteme.
Zweck der Studie
- Eine zuverlässige Methode zur Prüfung der Hydrodynamik von Aortenklappen bereitstellen.
- Die Eignung von Materialien für die Klappenreparatur oder Prothesen beurteilen.
- Medizinische Geräte in einem relevanten biologischen Kontext weiterentwickeln.
Verwendete Methoden
- Montage eines porcinen Aortenklappens an einem Pulsvervielfacher.
- Beurteilung der hydrodynamischen Eigenschaften, ohne die Klappe zu verformen.
- Beurteilung von Materialien für die Segelersatztherapie bei der Herzklappenreparatur.
- Verwendung biomimetischer polymerer Materialien in der Forschung.
Hauptergebnisse
- Die Methode erhält die hydrodynamischen Eigenschaften der Aortenklappe.
- Sie ermöglicht eine genaue Messung hydrodynamischer Veränderungen.
- Erleichtert die Entwicklung haltbarer Klappenersatzmaterialien.
- Bietet eine Grundlage für zukünftige Studien an Großtieren.
Schlussfolgerungen
- Die vorgeschlagene Methode ist ein entscheidendes Werkzeug für die Herzforschung.
- Sie verbessert die Prüfung neuer medizinischer Geräte und Verfahren.
- Dieser Ansatz könnte zu besseren Ergebnissen bei der Herzklappenreparatur und in der Prothetik führen.
Häufig gestellte Fragen
Aussagekräftige Branchenrelevanz
Die präklinische Entwicklung von kardiologischen Geräten und Verfahren steht vor einer entscheidenden Lücke zwischen ingenieurwissenschaftlichen Benchtop-Untersuchungen und der Validierung an Großtieren, was oft die Vorhersagegenauigkeit einschränkt und das biologische Risiko erhöht. Diese ex vivo Plattform zur hydrodynamischen Prüfung von Schweineherzklappen ermöglicht eine strenge, quantitative Bewertung der Auswirkungen von Geräten und Verfahren in einem biologisch relevanten System, noch bevor Tierversuche durchgeführt werden. Der Ansatz unterstützt die mechanistische Risikominimierung und die Selektion von Entwicklungsprojekten für neuartige Aortenklappeninterventionen sowie Biomaterial-Kandidaten.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die funktionelle Validierung neuartiger Herzklappen-Reparaturmaterialien und -gerätekonzepte in einem anatomisch relevanten Kontext.
- Unterstützt die mechanistische Risikominimierung durch Quantifizierung der hydrodynamischen Leistung vor und nach der Intervention.
- Ermöglicht den vergleichenden Abgleich von Kandidatenmaterialien oder -verfahren mit den Leistungsparametern nativer Herzklappen.
Screening und Assay-Entwicklung
- Bietet eine standardisierte, reproduzierbare Plattform für die Entwicklung hydrodynamischer Assays und die Prüfung von Geräten.
- Erzeugt quantitative Ergebnisse wie die Regurgitationsfraktion und Strömungsmetriken für einen objektiven Vergleich.
- Ermöglicht die iterative Optimierung von Geräteprototypen und Verfahrensabläufen vor In-vivo-Studien.
Translationale und präklinische Forschung
- Stellt die präklinische Bewertung von Geräten und Biomaterialien auf die anatomischen und physiologischen Parameter der jeweiligen Erkrankung ab.
- Ermöglicht einen nahtlosen Übergang von der Materialauswahl in der Entdeckungsphase bis zur präklinischen Validierung der funktionellen Leistung.
- Verringert das Risiko von Fehlschlägen in späteren Phasen, indem suboptimale Kandidaten vor Tierversuchen identifiziert werden.
Pipeline- und Workflow-Integration
Diese ex vivo hydrodynamische Testmethode schließt die Lücke zwischen der frühen Entdeckung und der präklinischen Validierung und stellt einen entscheidenden Arbeitsschritt zwischen der Laborentwicklung und Studien an Großtieren dar.
- Entdeckungsbiologie: Quantifiziert die Auswirkungen experimenteller Verfahren oder Materialien auf die Ventilfunktion und unterstützt so die hypothesengetriebene Zielvalidierung.
- Screening: Liefert reproduzierbare, quantitative hydrodynamische Daten zur Unterstützung der Auswahl und Eingrenzung von Kandidaten.
- Analysen: Ermöglicht den statistischen Vergleich der Ventilleistung vor und nach einer Intervention anhand standardisierter Kenngrößen.
- Translationale Forschung: Stellt sicher, dass Geräte- und Materialkandidaten physiologische Leistungsschwellen erfüllen, bevor sie in Tierversuchen eingesetzt werden.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare Plattform für kontinuierliche Innovationen bei Geräten, Biomaterialien und Verfahren in kardiovaskulären FuE-Portfolios.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Unschärfen bei der Bewertung von Geräten und Biomaterialien.
- Operationaler Wert: Standardisiert die präklinische Prüfung und verbessert die Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit über verschiedene Projekte hinweg.
- Strategischer Wert: Ermöglicht frühere Go/No-Go-Entscheidungen und optimiert so die Ressourcenallokation sowie die Reduzierung von Ausfällen in späteren Entwicklungsstadien.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung und Weiterentwicklung von Kandidaten mit hoher Zuverlässigkeit.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in der Herzanatomie, chirurgischen Dissektion und hydrodynamischen Messung.
- Benötigt Zugang zu Puls-Duplikator-Instrumentierung und analytischer Infrastruktur für quantitative Messungen.
- Setzt eine standardisierte Vorgehensweise zwischen Teams bei der Probenvorbereitung und Datenanalyse voraus.
- Kann je nach Herzklappentyp oder Gerätetyp Anpassungen erfordern.
- Der Einsatz von frischem Gewebe ist entscheidend, da Fixierung die hydrodynamischen Eigenschaften verändert und die Ergebnisse verfälschen kann.
