Un sistema de perfusión normotémica de código abierto diseñado para científicos investigadores

El microambiente tumoral humano es un complejo vivo y en evolución que responde a las perturbaciones de los fármacos de formas que son difíciles de predecir a nivel celular. Nuestro objetivo ha sido mantener el microambiente tumoral humano ex vivo en condiciones casi fisiológicas para interrogatorios detallados. La máquina presentada aquí aborda la falta de sistemas de profusión normotérmicos asequibles para aplicaciones de investigación, lo que permite estudios iterativos para una gran cantidad de criterios de valoración experimentales deseados.

Nuestro laboratorio continuará trabajando para reducir aún más la escala de la máquina para una profusión completamente autóloga, lo que permitirá el sistema para investigaciones de inmunooncología y terapia celular. Para comenzar, coloque el embudo del tambor en el lado derecho de la estación de trabajo con el pico que se extiende más allá del borde frontal de la mesa. Coloque una espuma viscoelástica circular para que se ajuste a la base del tambor con el diafragma colocado debajo de la espuma.

Deje un espacio de cuatro pulgadas cerca del pico para la salida. Luego coloque dos mantas para calentar agua encima del inserto de espuma con el tubo conector hacia la esquina superior izquierda e inserte una lengüeta Luer macho de 3/16 de pulgada en cada tubo. Tome una cortina doblada, estéril y más cálida.

Corta dos milímetros de la esquina del pliegue para crear un orificio de salida y colócalo en el tambor. A continuación, obtenga el conector de salida impreso en 3D e inserte el imán en su ranura. Coloque este conjunto debajo de la cortina a través de la boca de salida y alinee el orificio cortado con el orificio del conector y el imán.

Levante el exceso de cortina para cubrir el embudo del tambor y asegúrelo con bandas elásticas o lazos elásticos. Dobla el exceso de paño sobre la parte superior para establecer una barrera estéril. Ahora coloque la segunda camisa de agua encima de la cortina doblada completamente.

Luego tome un trozo de tubería de 30 pulgadas de 1/4 de pulgada y conecte el extremo proximal a la salida en la base de la boca del embudo del tambor y descanse cerca del soporte del depósito, que se conectará más tarde. Ahora, coloque las bombas en un carro móvil colocado cerca del lado izquierdo de la estación de trabajo. Coloque el soporte en dos abrazaderas directamente detrás de las bombas, de modo que las abrazaderas se eleven seis pulgadas por encima de las bombas.

Además, obtenga dos cabezales de bomba y asegure cada uno en una de las bombas. Coloque dos oxigenadores en las abrazaderas del soporte en orientación horizontal. Luego conecte el tubo de entrada de gas arterial y venoso de 1/8 de pulgada al conector inferior superior derecho de su respectivo oxigenador.

Ahora, retire todos los tubos del kit de hemodiálisis, excepto las líneas que conducen directamente al filtro. Coloque una bomba de rodillo grande inmediatamente a la derecha del filtro de hemodiálisis para la entrada de sangre. A continuación, coloque dos bombas peristálticas más pequeñas a la derecha de la bomba de rodillo de sangre para la entrada y salida del dializado.

Obtenga dos tubos peristálticos de 1/8 de pulgada e insértelos en la abrazadera blanca de la bomba. Conecte una lengüeta Luer hembra de 1/8 de pulgada a ambos extremos de cada tubo. Para conectar la bolsa de dializado a la entrada del filtro, conecte un tubo de 1/8 de pulgada al conector Luer de la bolsa.

Conecte un Luer macho de 1/8 de pulgada al extremo del tubo y conéctelo al tubo de la bomba peristáltica de entrada. Conecte los circuitos de entrada y salida a los puertos de filtro de hemodiálisis apropiados. Coloque el depósito dentro del soporte del depósito con las marcas de medición exteriores y el conector con tapa amarilla hacia afuera.

A continuación, corte un trozo de tubo de 36 pulgadas de 5/16 de pulgada. Conecte un conector en Y al extremo distal de este tubo y conecte el extremo proximal al grifo de salida en la parte inferior del depósito. Corte dos piezas de tubo de 5/16 de pulgada de 4 pulgadas y conéctelas al extremo del conector en Y.

Conecte los otros extremos de estos tubos a las puntas horizontales de los cabezales de la bomba. Luego corte dos piezas de tubería de 4 pulgadas de 1/4 de pulgada y conecte una a cada lengüeta vertical en los cabezales de la bomba. Conecte el otro extremo a la punta inferior izquierda de cada oxigenador.

Ahora tome un segmento de 30 pulgadas de tubería de 5/16 de pulgada. Corte el tubo por la mitad y coloque un conector en Y de 5/16 de pulgada sobre el extremo cortado distal. Conecte el extremo proximal a la púa de salida del oxigenador venoso.

Vuelva a colocar la otra mitad en la lengüeta superior del conector Y. Para el circuito de muestreo lateral, corte un trozo de tubo de 1/4 de pulgada de 2 pulgadas. Y con un destornillador de aguja, estire el extremo proximal.

Conecte este tubo elástico a la lengüeta restante del conector Y de 5/16 de pulgada. Después de conectar el sensor de derivación de cubeta, conecte la parte horizontal de un conector en T hembra a un tubo de 1/8 de pulgada equipado con un Luer macho. Conecte una clave de muestreo a la cara perpendicular del conector T.

Finalmente, conecte un Luer macho de 1/8 de pulgada al otro lado horizontal del conector en T. Luego corte un tubo de 1/8 de pulgada de 12 pulgadas de largo y conecte el extremo proximal a la clave de muestreo. Conecte un Luer macho de 1/8 de pulgada al extremo distal y conéctelo a un segundo conector en T hembra.

A un lado de este conector en T, conecte un Luer macho de 1/4 de pulgada y use una pieza de tubo de 1/4 de pulgada de dos pulgadas para conectarlo a una lengüeta de entrada del depósito. En el extremo distal del tubo de 5/16 de pulgada, conecte otro conector en Y de 5/16 de pulgada. Obtenga aproximadamente 55 pulgadas de tubería de 1/4 de pulgada y conéctela a la lengüeta superior del conector en Y.

Para el circuito de sangre de hemodiálisis, conecte un Luer macho de 1/4 de pulgada al extremo distal del tubo de 1/4 de pulgada. Pase este tubo a través de la bomba de rodillos grande y conéctelo al puerto de entrada de sangre en la parte superior del filtro de hemodiálisis identificado por un tubo revestido de rojo. A continuación, tome un trozo de tubo de 1/4 de pulgada de 24 pulgadas y conecte un Luer macho al extremo proximal.

Conecte este tubo al puerto de salida de sangre con revestimiento azul del filtro de hemodiálisis. Luego conecte el extremo distal a la púa de entrada del depósito. Tome un trozo de tubo de 1/4 de pulgada de 36 pulgadas y estírelo para que encaje firmemente en la lengüeta del conector Y de 5/16 de pulgada.

A continuación, obtenga tres llaves de paso de cuatro vías y conéctelas en una secuencia lineal. Conecte este conjunto al puerto perpendicular de un conector en T hembra. Inserte este componente a 12 pulgadas del lado izquierdo del tubo de 1/4 de pulgada.

Luego, conecte sensores de flujo externos al tubo de 1/4 de pulgada inmediatamente aguas abajo del sitio de infusión del medicamento. Haga un corte de dos pulgadas distal a los sensores de flujo e inserte sensores de presión con extremos de púas en el tubo de 1/4 de pulgada. Coloque la parte distal del tubo en el centro del embudo del tambor.

Luego, corte un tubo de 30 pulgadas de largo de 5/16 de pulgada y conecte su extremo proximal a la púa de salida derecha del oxigenador arterial. Corte este tubo en el punto medio e inserte un conector en Y de 5/16 de pulgada. Luego corte un segmento de 36 pulgadas de tubo de 1/4 de pulgada y conéctelo a la lengüeta del conector Y de 5/16 de pulgada.

Vuelva a colocar el sensor de flujo externo. Haga un corte de dos pulgadas aguas abajo y conecte los sensores de presión al extremo del tubo colocado en el centro del embudo del tambor para la entrada arterial. Luego corte un trozo de tubo de 1/4 de pulgada de 30 pulgadas y conecte un Luer macho de 1/4 de pulgada al extremo proximal para una eventual conexión al flujo de salida de la vena cava inferior de la muestra.

Corte este tubo a 6 pulgadas del depósito y conecte Luer macho de 1/4 de pulgada a ambos extremos. Inserte un conector en T hembra con una clave de muestreo en el puerto perpendicular. Introducir perfusión en el circuito siguiendo el método descrito anteriormente.

Vuelva a calentar y conecte la muestra y comience la perfusión. En las primeras 24 horas de perfusión hepática porcina, los flujos de arteria hepática y vena porta promediaron 107 y 501 mililitros por minuto, respectivamente, con presiones de entrada estables de 80 y 7,1 milímetros de mercurio. Las saturaciones de oxígeno arterial, portal y venoso en hígados porcinos promediaron 95%, 85% y 74%, con un pH cercano a 7,2.

Los niveles de glucosa disminuyeron constantemente. El hematocrito y la hemoglobina se mantuvieron estables y el potasio disminuyó ligeramente. Los hígados porcinos produjeron 41 mililitros de bilis y mostraron una elevación moderada del lactato en la perfusión humana.

Los flujos arteriales y venosos promediaron 113 y 317 mililitros por minuto y la saturación de oxígeno alcanzó el 98%, 92% y 86% en las venas arteriales, portales y hepáticas. Los hígados humanos mantuvieron el pH fisiológico, el hematocrito y la hemoglobina estables, y mostraron disminución de la glucosa y aumento del lactato con una producción de bilis promedio de 1,4 mililitros por hora. Las características histológicas confirmaron el parénquima hepático viable y la morfología tumoral después de la perfusión.

Una configuración móvil permitió obtener imágenes por TC de hígados perfundidos, lo que produjo una calidad radiográfica comparable a las exploraciones in vivo. El sistema también apoyó la perfusión renal y pancreática con glomerular preservado e islotes de Langerhans.