Un modello suino ex vivo per test idrodinamici di procedure sperimentali di valvole aortiche e nuovi dispositivi medici
25 agosto 2023
Presentiamo un metodo per montare una valvola aortica suina su un duplicatore di impulsi per testarne le proprietà idrodinamiche. Questo metodo può essere utilizzato per determinare il cambiamento dell'idrodinamica dopo l'applicazione di una procedura sperimentale o di un nuovo dispositivo medico prima dell'uso in un modello animale di grandi dimensioni.
Esistono opzioni limitate per testare nuove procedure cardiache e dispositivi medici sperimentali prima dell'uso in un modello animale di grandi dimensioni. Il nostro protocollo offre l'opportunità di mettere a punto tali procedure e dispositivi in un contesto biologicamente e anatomicamente rilevante prima di intraprendere studi su animali di grandi dimensioni. Altre tecniche per il montaggio di una valvola aortica su un duplicatore di impulsi richiedono l'inserimento o il fissaggio di una struttura rigida all'anulus della valvola aortica, distorcendo così le proprietà idrodinamiche della valvola.
Il nostro protocollo offre un modo innovativo per incannulare l'LVOT in modo che tutte le proprietà idrodinamiche misurate siano valide. Questo metodo è progettato per valutare la fattibilità dei materiali di sostituzione dei lembi per l'uso come cerotto o protesi di riparazione della valvola. Si tratta di uno strumento fondamentale per la nostra ricerca futura, in cui stiamo sviluppando materiali polimerici biomimetici da utilizzare come sostituti durevoli delle valvole con tessuto nativo, come le proprietà meccaniche e idrodinamiche.
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Panoramica
Questo studio presenta un nuovo metodo per il montaggio di una valvola aortica suina su un duplicatore di polso, che consente la valutazione delle sue proprietà emodinamiche. Questa tecnica permette di valutare le variazioni emodinamiche dopo procedure sperimentali o l'applicazione di nuovi dispositivi medici, prima dei test su animali di grandi dimensioni.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Ricerca cardiovascolare
- Prove su dispositivi medici
- Idrodinamica
Sfondo
- Prima dei modelli su grandi animali, esistono opzioni di test limitate per le procedure cardiache.
- I metodi attuali possono alterare le proprietà idrodinamiche delle valvole.
- Sono necessarie tecniche innovative di cannullazione per valutazioni accurate.
- La ricerca si concentra sullo sviluppo di materiali biomimetici per sostituti valvolari.
Scopo dello studio
- Fornire un metodo affidabile per testare l’emodinamica della valvola aortica.
- Valutare la praticabilità di materiali per la riparazione valvolare o per protesi.
- Perfezionare dispositivi medici in un contesto biologico pertinente.
Metodi Utilizzati
- Montaggio di una valvola aortica suina su un duplicatore di polso.
- Valutazione delle proprietà idrodinamiche senza deformare la valvola.
- Valutazione di materiali sostitutivi per le cuspidi nella riparazione valvolare.
- Utilizzo di materiali polimerici biomimetici nella ricerca.
Risultati principali
- Il metodo preserva le proprietà emodinamiche della valvola aortica.
- Consente una misurazione accurata dei cambiamenti emodinamici.
- Facilita lo sviluppo di sostituti valvolari duraturi.
- Fornisce una base per futuri studi su animali di grandi dimensioni.
Conclusioni
- Il metodo proposto è uno strumento fondamentale per la ricerca cardiaca.
- Migliora la sperimentazione di nuovi dispositivi e procedimenti medici.
- Questo approccio potrebbe portare a risultati migliori nella riparazione delle valvole e nelle protesi.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
Lo sviluppo preclinico di dispositivi e procedure cardiache affronta un'importante lacuna tra la progettazione in laboratorio e la validazione in animali di grandi dimensioni, limitando spesso l'affidabilità predittiva e aumentando il rischio biologico. Questa piattaforma di prova idrodinamica su valvola suina ex vivo consente una valutazione rigorosa e quantitativa dell'impatto di dispositivi e procedure in un sistema biologicamente rilevante, prima degli studi sugli animali. L'approccio favorisce la riduzione del rischio meccanicistico e la selezione di portafoglio per nuovi interventi sulla valvola aortica e per candidati biomateriali.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Consente la validazione funzionale di nuovi materiali per la riparazione valvolare e di nuovi concetti di dispositivi in un contesto anatomicamente rilevante.
- Permette la riduzione del rischio meccanicistico quantificando le prestazioni idrodinamiche prima e dopo l'intervento.
- Facilita la valutazione comparativa di materiali o tecniche proposti rispetto ai parametri di riferimento delle valvole native.
Sviluppo di screening e saggi
- Fornisce una piattaforma standardizzata e riproducibile per lo sviluppo di saggi idrodinamici e la selezione di dispositivi.
- Genera output quantitativi come la frazione di rigurgito e le metriche di flusso per un confronto oggettivo.
- Consente l'ottimizzazione iterativa di prototipi di dispositivi e flussi di lavoro procedurali prima degli studi in vivo.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Allinea la valutazione preclinica di dispositivi e biomateriali a parametri anatomici e fisiologici rilevanti per la malattia.
- Permette una continuità dalla selezione dei materiali nella fase di scoperta fino alla validazione preclinica delle prestazioni funzionali.
- Riduce il rischio di fallimento in fasi avanzate identificando candidati non ottimali prima dei test sugli animali.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Questo metodo di test idrodinamico ex vivo rappresenta un ponte tra la fase iniziale della scoperta e la validazione preclinica, fornendo un passaggio fondamentale del flusso di lavoro tra l'ingegnerizzazione in laboratorio e gli studi su animali di grandi dimensioni.
- Biologia della scoperta: Quantifica l'impatto di procedure o materiali sperimentali sulla funzione delle valvole, supportando la validazione mirata degli obiettivi ipotizzati.
- Screening: Fornisce dati idrodinamici quantitativi e riproducibili per guidare la selezione e la riduzione del numero di candidati.
- Analisi: Permette il confronto statistico delle prestazioni valvolari prima e dopo l'intervento, utilizzando metriche standardizzate.
- Ricerca traslazionale: Garantisce che i dispositivi e i materiali candidati soddisfino le soglie di prestazione fisiologica prima di passare ai modelli animali.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce una piattaforma riutilizzabile per l'innovazione continua di dispositivi, biomateriali e procedure all'interno dei portafogli di ricerca e sviluppo cardiovascolari.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva e riduce l'ambiguità meccanicistica nella valutazione di dispositivi e biomateriali.
- Valore operativo: Standardizza i test preclinici, migliorando la riproducibilità e la scalabilità tra i progetti.
- Valore strategico: Permette decisioni più precoci di prosecuzione/cessazione, ottimizzando l'allocazione delle risorse e riducendo l'abbandono in fasi avanzate.
- Impatto sul portafoglio: Supporta la priorizzazione e la promozione di candidati ad alta fiducia, corretta in base al rischio.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze specifiche in anatomia cardiaca, dissezione chirurgica e misurazione idrodinamica.
- Necessita dell'accesso a strumentazione per duplicatore di impulsi e infrastrutture analitiche per letture quantitative.
- Richiede una standardizzazione intersettoriale delle procedure di preparazione dei campioni e dei protocolli di analisi dei dati.
- Potrebbe essere necessaria un'adattamento per diversi tipi di valvole o classi di dispositivi.
- L'uso di tessuto fresco è fondamentale, poiché la fissazione altera le proprietà idrodinamiche e potrebbe falsare i risultati.
