Un système de perfusion normanthropique open-source conçu pour les chercheurs

Le microenvironnement tumoral humain est un complexe vivant et évolutif qui réagit aux perturbations médicamenteuses d’une manière difficile à prévoir au niveau cellulaire. Notre objectif a été de maintenir le microenvironnement tumoral humain ex vivo dans des conditions physiologiques proches pour des interrogations détaillées. La machine présentée ici et répond au manque de systèmes de profusion normothermiques abordables pour les applications de recherche, permettant des études itératives pour un grand nombre de critères expérimentaux souhaités.

Notre laboratoire continuera à travailler pour réduire davantage la machine afin d’obtenir une profusion entièrement autologues, ce qui permettra au système d’être utilisé pour l’immuno-oncologie et les investigations de thérapie cellulaire. Pour commencer, placez l’entonnoir du tambour sur le côté droit du poste de travail avec le bec sortant du bord avant de la table. Placez une mousse à mémoire de forme circulaire pour s’adapter à la base du tambour avec le diaphragme positionné sous la mousse.

Laissez un espace de quatre pouces près du bec pour l’écoulement. Placez ensuite deux couvertures chauffantes sur l’insert en mousse avec le tube de connexion orienté vers le coin supérieur gauche et insérez un barbillon Luer mâle de 3/16 de pouce dans chaque tube. Prenez un champ plié, stérile et plus chaud.

Coupez deux millimètres du coin du pli pour créer un trou d’évacuation et placez-le sur le tambour. Ensuite, procurez-vous le connecteur de sortie imprimé en 3D et insérez l’aimant dans sa rainure. Placez cet ensemble sous le rideau à travers le bec de sortie et alignez le trou coupé avec le trou du connecteur et l’aimant.

Soulevez l’excédent de drapé pour couvrir l’entonnoir du tambour et fixez-le à l’aide d’élastiques ou d’attaches élastiques. Repliez l’excédent de drap sur le dessus pour établir une barrière stérile. Placez maintenant la deuxième chemise d’eau sur le drapé entièrement plié.

Ensuite, prenez un morceau de tube de 30 pouces et connectez l’extrémité proximale à la sortie à la base du bec de l’entonnoir du tambour et reposez-le près du support du réservoir, qui sera connecté plus tard. Maintenant, placez les pompes sur un chariot mobile positionné près du côté gauche du poste de travail. Positionnez le support dans deux pinces directement derrière les pompes, de sorte que les pinces soient surélevées de six pouces au-dessus des pompes.

De plus, procurez-vous deux têtes de pompe et fixez-les chacune dans l’une des pompes. Placez deux oxygénateurs dans les pinces du support dans une orientation horizontale. Connectez ensuite le tube d’entrée de gaz artériel et veineux de 1/8 de pouce au connecteur inférieur en haut à droite de leur oxygénateur respectif.

Maintenant, retirez tous les tubes de la trousse d’hémodialyse, à l’exception des conduites menant directement au filtre. Placez une grande pompe à rouleaux immédiatement à droite du filtre d’hémodialyse pour l’afflux sanguin. Placez ensuite deux petites pompes péristaltiques à droite de la pompe à rouleaux pour l’entrée et la sortie du dialysat.

Procurez-vous deux tubes péristaltiques de 1/8 de pouce et insérez-les dans la pince de pompe blanche. Fixez une barbe Luer femelle de 1/8 de pouce aux deux extrémités de chaque tube. Pour connecter le sac de dialysat à l’entrée du filtre, fixez un tube de 1/8 de pouce au connecteur Luer du sac.

Fixez un Luer mâle de 1/8 de pouce à l’extrémité du tube et connectez-le au tube de la pompe péristaltique d’entrée. Connectez les circuits d’entrée et de sortie aux orifices de filtre d’hémodialyse appropriés. Placez le réservoir à l’intérieur du support de réservoir avec les repères de mesure extérieurs et le connecteur à capuchon jaune vers l’extérieur.

Ensuite, coupez un morceau de tube de 36 pouces de 5/16 de pouce. Fixez un connecteur en Y à l’extrémité distale de ce tube et connectez l’extrémité proximale au robinet de sortie au fond du réservoir. Coupez deux morceaux de tube de 4 pouces de 5/16 de pouce et fixez-les chacun à l’extrémité du connecteur en Y.

Connectez les autres extrémités de ces tubes aux broches horizontales des têtes de pompe. Ensuite, coupez deux morceaux de tube de 4 pouces et connectez-en un à chaque ardillon vertical sur les têtes de pompe. Fixez l’autre extrémité à la broche inférieure gauche de chaque oxygénateur.

Prenez maintenant un segment de 30 pouces de tube de 5/16 de pouce. Coupez le tube en deux et placez un connecteur en Y de 5/16 de pouce sur l’extrémité distale coupée. Fixez l’extrémité proximale à l’ardillon de sortie de l’oxygénateur veineux.

Rattachez l’autre moitié à l’ardillon supérieur du connecteur en Y. Pour le circuit d’échantillonnage latéral, coupez un morceau de tube de 2 pouces de 1/4 de pouce. Et à l’aide d’un tourne-aiguille, étirez l’extrémité proximale.

Fixez ce tube extensible à l’ardillon restant du connecteur en Y de 5/16 de pouce. Après avoir connecté le capteur de dérivation de cuvette, connectez la partie horizontale d’un connecteur en T femelle à un tube de 1/8 de pouce équipé d’un Luer mâle. Fixez une clave d’échantillonnage à l’aspect perpendiculaire du connecteur en T.

Enfin, connectez un Luer mâle de 1/8 de pouce à l’autre côté horizontal du connecteur en T. Ensuite, coupez une longueur de tube de 1/8 de pouce et connectez l’extrémité proximale à la clave d’échantillonnage. Fixez un Luer mâle de 1/8 de pouce à l’extrémité distale et connectez-le à un deuxième connecteur en T femelle.

D’un côté de ce connecteur en T, fixez un Luer mâle de 1/4 de pouce et utilisez un morceau de tube de 1/4 de pouce pour le connecter à un ardillon d’entrée de réservoir. À l’extrémité distale du tube de 5/16 de pouce, fixez un autre connecteur en Y de 5/16 de pouce. Obtenez environ 55 pouces de tube de 1/4 de pouce et connectez-le à l’ardillon supérieur du connecteur en Y.

Pour le circuit sanguin d’hémodialyse, fixez un Luer mâle de 1/4 de pouce à l’extrémité distale de la tubulure de 1/4 de pouce. Enfilez ce tube dans la grande pompe à rouleaux et connectez-le à l’orifice d’entrée de sang en haut du filtre d’hémodialyse identifié par un tube doublé de rouge. Ensuite, prenez un morceau de tube de 24 pouces et fixez un Luer mâle à l’extrémité proximale.

Connectez cette tubulure à l’orifice de sortie de sang doublé en bleu du filtre d’hémodialyse. Fixez ensuite l’extrémité distale à l’ardillon d’entrée du réservoir. Prenez un morceau de tube de 36 pouces et étirez-le pour l’adapter solidement à l’ardillon du connecteur en Y de 5/16 de pouce.

Ensuite, procurez-vous trois robinets d’arrêt à quatre voies et connectez-les dans une séquence linéaire. Fixez cet ensemble au port perpendiculaire d’un connecteur en T femelle. Insérez ce composant à 12 pouces du côté gauche du tube de 1/4 de pouce.

Fixez ensuite des capteurs de débit externes au tube de 1/4 de pouce immédiatement en aval du site de perfusion du médicament. Faites une coupe de deux pouces distale par rapport aux capteurs de débit et insérez les capteurs de pression avec des extrémités barbelées dans le tube de 1/4 de pouce. Placez la partie distale du tube au centre de l’entonnoir du tambour.

Ensuite, coupez une longueur de 30 pouces de tube de 5/16 de pouce et connectez son extrémité proximale à l’ardillon de sortie droit de l’oxygénateur artériel. Coupez ce tube au milieu et insérez un connecteur en Y de 5/16 de pouce. Coupez ensuite un segment de 36 pouces de tube de 1/4 de pouce et connectez-le à l’ardillon du connecteur en Y de 5/16 de pouce.

Remettez en place le capteur de débit externe. Faites une coupe de deux pouces en aval et connectez les capteurs de pression à l’extrémité du tube positionnée au centre de l’entonnoir du tambour pour l’entrée artérielle. Ensuite, coupez un morceau de 30 pouces de tube de 1/4 de pouce et fixez un Luer mâle de 1/4 de pouce à l’extrémité proximale pour une connexion éventuelle à l’écoulement inférieur de la veine cave de l’échantillon.

Coupez ce tube à 6 pouces du réservoir et fixez un Luer mâle de 1/4 de pouce aux deux extrémités. Insérez un connecteur en T femelle avec une clave d’échantillonnage sur le port perpendiculaire. Introduisez le perfusate dans le circuit en suivant la méthode décrite précédemment.

Réchauffez et connectez l’échantillon et commencez la perfusion. Au cours des 24 premières heures de perfusion hépatique porcine, les débits de l’artère hépatique et de la veine porte étaient en moyenne de 107 et 501 millilitres par minute, respectivement, avec des pressions d’entrée stables de 80 et 7,1 millimètres de mercure. Les saturations en oxygène artériel, portale et veineuse dans le foie porcin étaient en moyenne de 95 %, 85 % et 74 %, le pH restant proche de 7,2.

Le taux de glucose a diminué régulièrement. L’hématocrite et l’hémoglobine sont restés stables et le potassium a légèrement diminué. Les foies porcins produisaient 41 millilitres de bile et présentaient une élévation modérée du lactate en perfusion humaine.

Les apports artériels et veineux étaient en moyenne de 113 et 317 millilitres par minute et la saturation en oxygène atteignait 98 %, 92 % et 86 % dans les veines artérielles, portales et hépatiques. Les foies humains ont maintenu un pH physiologique, un hématocrite et une hémoglobine stables, et ont montré une baisse du glucose et une augmentation du lactate, la production de bile étant en moyenne de 1,4 millilitre par heure. L’histologie a confirmé la viabilité du parenchyme hépatique et la morphologie tumorale après perfusion.

Une configuration mobile a permis l’imagerie par tomodensitométrie des foies perfusés, ce qui a permis d’obtenir une qualité radiographique comparable à celle des scanners in vivo. Le système a également favorisé la perfusion des reins et du pancréas avec des glomérulaires et des îlots de Langerhans préservés.