מודל חזירי Ex Vivo לבדיקות הידרודינמיות של פרוצדורות ניסיוניות של מסתם אבי העורקים ומכשירים רפואיים חדשניים
25 באוגוסט 2023
אנו מציגים שיטה להרכבת שסתום אבי העורקים החזירי על משכפל פולסים כדי לבדוק את תכונותיו ההידרודינמיות. שיטה זו יכולה לשמש כדי לקבוע את השינוי בהידרודינמיקה לאחר יישום של הליך ניסיוני או מכשיר רפואי חדשני לפני השימוש במודל של בעלי חיים גדולים.
קיימות אפשרויות מוגבלות לבדיקת פרוצדורות לב חדשות ומכשירים רפואיים חוקרים לפני השימוש במודל של בעלי חיים גדולים. הפרוטוקול שלנו מספק הזדמנות לכוונן נהלים והתקנים כאלה בהקשר רלוונטי ביולוגית ואנטומית לפני תחילת מחקרים גדולים בבעלי חיים. טכניקות אחרות להרכבת שסתום אבי העורקים על משכפל פולסים דורשות הכנסה או קיבוע של מבנה קשיח לביטול המסתם האאורטלי, ובכך מעוותות את התכונות ההידרודינמיות של השסתום.
הפרוטוקול שלנו מציע דרך חדשנית לצינור LVOT כך שכל התכונות ההידרודינמיות הנמדדות יהיו תקפות. שיטה זו נועדה להעריך את הכדאיות של חומרי החלפת עלון לשימוש כתיקון שסתום תיקון או תותבת. זהו כלי מרכזי במחקר העתידי שלנו, שבו אנו מפתחים חומרים פולימריים ביומימטיים לשימוש כתחליפי שסתומים עמידים עם רקמה טבעית, כמו תכונות מכניות והידרודינמיות.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה מציג שיטה חדשנית להרכבת מסתם אבירטה של חזיר על משחזר דופק, המאפשרת את הערכת התכונות ההידרודינמיות שלו. טכניקה זו מאפשרת לבחון שינויים בהידרודינמיקה בעקבות פרוצדורות ניסיוניות או יישום של מכשירים רפואיים חדשים לפני בדיקות בבעלי חיים גדולים.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדעי
- מחקר קרדיו-וסקולרי
- בדיקת מכשירים רפואיים
- הידרודינמיקה
רקע
- קיימות אפשרויות בדיקה מוגבלות לפרוצדורות לבביות לפני מעבר למודלים של בעלי חיים גדולים.
- שיטות נוכחיתות עלולות לעוות את התכונות ההידרודינמיות של המסתם.
- נדרשות טכניקות קנולציה חדשניות לצורך הערכות מדויקות.
- המחקר מתמקד בפיתוח חומרים ביומימטיים עבור תחליפי מסתמים.
מטרת המחקר
- מתן שיטה אמינה לבדיקת ההידרודינמיקה של המסתם האאורטלי.
- הערכת התאמתם של חומרים לתיקון מסתמים או לתבדילים (פרוטזות).
- שכלול מכשירים רפואיים בהקשר ביולוגי רלוונטי.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- הרכבת מסתם אבייאורטי חזيري על משחזר דופק (pulse duplicator).
- הערכת תכונות הידרודינמיות מבלי לעוות את המסתם.
- הערכת חומרים להחלפת עלולים לצורך תיקון מסתמים.
- שימוש בחומרים פולימריים ביומימטיים במחקר.
תוצאות עיקריות
- השיטה משמרת את התכונות ההידרודינמיות של מסתם האבי העורקים.
- היא מאפשרת מדידה מדויקת של שינויים הידרודינמיים.
- היא מסייעת בפיתוח של תחליפי מסתם עמידים.
- היא מספקת בסיס למחקרי בעלי חיים גדולים בעתיד.
מסקנות
- השיטה המוצעת היא כלי מרכזי למחקר לבבי.
- היא משפרת את הבדיקה של מכשירים ופרוצדורות רפואיות חדשות.
- גישה זו עשויה להוביל לתוצאות משופרות בתיקון מסתמים ובתתי-מערכות פרוטזתיות.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למסמך סיכום
פיתוח מכשירים ופרוצדורות קרדיאליות בשלב הפרה-קלניני ניצב בפני פער קריטי בין הנדסה במעבדה לבין תיקוף בבעלי חיים גדולים, דבר המגביל לעיתים קרובות את הביטחון בתוצאות החזויות ומגביר את הסיכון הביולוגי. פלטפורמה זו לבדיקה הידרודינמית של מסתמי חזיר ex vivo מאפשרת הערכה כמותית וקפדנית של ההשפעה של המכשיר והפרוצדורה במערכת רלוונטית ביולוגית לפני ביצוע מחקרים בבעלי חיים. גישה זו תומכת בהסרת סיכונים מכניסטית ובמיון פוּרטפוליו עבור התערבויות חדשניות במסתם האבי העורקי ומועמדים לחומרים ביומטריים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר תיקוף פונקציונלי של חומרים חדשניים לתיקון מסתמים ושל קונספטים למכשירים בהקשר רלוונטי מבחינה אנטומית.
- תומך בהפחתת סיכונים מכנית על ידי כימות ביצועים הידרודינמיים לפני ואחרי ההתערבות.
- מקל על הערכה השוואית של חומרים או טכניקות מועמדות אל מול מדדי ייחוס של מסתמים טבעיים.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מספקת פלטפורמה סטנדרטית וניתנת לשחזור לפיתוח בדיקות הידרודינמיות ולסינון מכשירים.
- מייצרת פלטים כמותיים כגון שיעור רגורגיטציה (regurgitation fraction) ומדדי זרימה לצורך השוואה אובייקטיבית.
- מאפשרת אופטימיזציה איטרטיבית של אבות-טיפוס של מכשירים ותהליכי עבודה לפני מחקרים in vivo.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאימה את הערכת המכשירים והחומרים הביולוגיים בשלב הפרה-קליני למדדים אנטומיים ופיזיולוגיים הרלוונטיים למחלה.
- תומכת ברציפות החל משלב בחירת החומרים שלב הגילוי ועד לתיקוף פרה-קליני של הביצועים התפקודיים.
- מפחיתה את הסיכון לכישלון בשלב מאוחר על ידי זיהוי מועמדים שאינם אופטימליים לפני הבדיקות בבעלי חיים.
שילוב תהליכי עבודה וצנרת עיבוד (Pipeline)
שיטת בדיקה הידרודינמית זו ex vivo מגשרת בין שלבי הגילוי המוקדמים לבין תיקוף פרה-קליני, ומספקת שלב קריטי בזרימת העבודה שבין הנדסה במעבדה לבין מחקרים בבעלי חיים גדולים.
- ביולוגיה של גילוי (Discovery Biology): מכמת את ההשפעה של פרוצדורות או חומרים ניסיוניים על תפקוד השסתום, ובכך תומך בתיקוף מטרות מבוסס היפותזה.
- סריקה (Screening): מספק נתונים הידרודינמיים כמותיים וניתנים לשחזור לצורך קבלת החלטות על בחירה וסינון של מועמדים.
- אנליטיקה: מאפשרת השוואה סטטיסטית של ביצועי השסתום לפני ואחרי התערבות באמצעות מדדים סטנדרטיים.
- מחקר תרגומי: מבטיח כי המכשירים והחומרים המועמדים עומדים בספי ביצועים פיזיולוגיים לפני המעבר למודלים בבעלי חיים.
- שימוש חוזר ארגוני: מבסס פלטפורמה הניתנת לשימוש חוזר לצורך חדשנות מתמשכת במכשירים, בחומרים ביולוגיים ובפרוצדורות ב portfolios של מו"פ קרדיווסקולרי.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון בחיזוי ומפחית עמימות מכניסטית בהערכה של מכשירים וחומרים ביומטריים.
- ערך תפעולי: סטנדרטיזציה של בדיקות פרה-קליניות, המשפרת את השחזוריות והיכולת להרחבה (scalability) בין פרויקטים.
- ערך אסטרטגי: מאפשר קבלת החלטות מוקדמת יותר לגבי המשך הפיתוח (go/no-go), תוך אופטימיזציה של הקצאת משאבים וצמצום נשירה בשלבים מאוחרים.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתיעדוף מותאם סיכון ובקידום מועמדים בעלי רמת ביטחון גבוהה.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות באנטומיה של הלב, בדיסקציה כירורגית ובמדידה הידרודינמית.
- נדרשת גישה למכשור של משחזר דופק (pulse duplicator) ותשתית אנליטית לקריאות כמותיות.
- נדרש סטנדרטיזציה בין-צוותית של פרוטוקולי הכנת הדגימות וניתוח הנתונים.
- ייתכן שיידרש ביצוע התאמות לסוגי מסתמים או לסוגי מכשירים שונים.
- שימוש ברקמה טרייה הוא קריטי, כיוון שקיבוע משנה את התכונות ההידרודינמיות ועלול להטעות את התוצאות.
