Un sistema di perfusione normotermica open-source progettato per i ricercatori

Il microambiente tumorale umano è un complesso vivente in evoluzione che risponde alle perturbazioni dei farmaci in modi difficili da prevedere a livello cellulare. Il nostro obiettivo è stato quello di sostenere il microambiente tumorale umano ex vivo in condizioni quasi fisiologiche per interrogazioni dettagliate. La macchina qui presentata affronta la mancanza di sistemi di profusione normotermici a prezzi accessibili per applicazioni di ricerca, consentendo studi iterativi per un gran numero di endpoint sperimentali desiderati.

Il nostro laboratorio continuerà a lavorare per ridurre ulteriormente la macchina per una profusione completamente autologa, consentendo al sistema di eseguire indagini di immuno-oncologia e terapia cellulare. Per iniziare, posizionare l'imbuto del tamburo sul lato destro della postazione di lavoro con il beccuccio che si estende oltre il bordo anteriore del tavolo. Posizionare un memory foam circolare per adattarlo alla base del tamburo con il diaframma posizionato sotto la schiuma.

Lasciare uno spazio di quattro pollici vicino al beccuccio per il deflusso. Quindi posizionare due coperte riscaldanti sopra l'inserto in schiuma con il tubo del connettore rivolto verso l'angolo in alto a sinistra e inserire una punta Luer maschio da 3/16 di pollice in ciascun tubo. Prendi un drappo piegato, sterile e più caldo.

Tagliare due millimetri dall'angolo della piega per creare un foro di deflusso e posizionarlo sul tamburo. Quindi, procurati il connettore di uscita stampato in 3D e inserisci il magnete nella sua scanalatura. Posizionare questo gruppo sotto il telo attraverso il beccuccio di uscita e allineare il foro tagliato con il foro nel connettore e il magnete.

Sollevare il telo in eccesso per coprire l'imbuto del tamburo e fissarlo con elastici o fascette. Piegare il telo in eccesso sopra per stabilire una barriera sterile. Ora posiziona la seconda giacca d'acqua sopra il telo completamente piegato.

Quindi prendi un pezzo da 30 pollici di tubo da 1/4 di pollice e collega l'estremità prossimale all'uscita alla base del beccuccio dell'imbuto del tamburo e appoggialo vicino al supporto del serbatoio, che verrà collegato in seguito. A questo punto, posizionare le pompe su un carrello mobile posizionato vicino al lato sinistro della postazione di lavoro. Posizionare il supporto in due clamps direttamente dietro le pompe, in modo che il clamps sono sollevati sei pollici sopra le pompe.

Inoltre, procurarsi due teste della pompa e fissarle in una delle pompe. Posizionare due ossigenatori nei morsetti sul supporto con orientamento orizzontale. Quindi collegare il tubo di afflusso di gas arterioso e venoso da 1/8 di pollice al connettore inferiore in alto a destra del rispettivo ossigenatore.

A questo punto, rimuovere tutti i tubi dal kit per emodialisi, ad eccezione delle linee che portano direttamente al filtro. Posizionare una pompa a rulli grande immediatamente a destra del filtro per emodialisi per l'afflusso di sangue. Quindi posizionare due pompe peristaltiche più piccole a destra della pompa a rullo del sangue per l'afflusso e il deflusso del dializzato.

Procurarsi due tubi peristaltici da 1/8 di pollice e inserirli nella pompa bianca clamp. Collegare una punta Luer femmina da 1/8 di pollice a entrambe le estremità di ciascun tubo. Per collegare la sacca del dialisato all'afflusso del filtro, collegare un tubo da 1/8 di pollice al connettore Luer sulla sacca.

Collegare un Luer maschio da 1/8 di pollice all'estremità del tubo e collegarlo al tubo della pompa peristaltica di afflusso. Collegare i circuiti di afflusso e deflusso alle porte del filtro per emodialisi appropriate. Posizionare il serbatoio all'interno del supporto del serbatoio con i contrassegni di misurazione esterni e il connettore con cappuccio giallo rivolto verso l'esterno.

Quindi, taglia un pezzo da 36 pollici di tubo da 5/16 di pollice. Collegare un connettore a Y all'estremità distale di questo tubo e collegare l'estremità prossimale al rubinetto di deflusso sul fondo del serbatoio. Tagliare due pezzi da 4 pollici di tubo da 5/16 di pollice e fissarli ciascuno all'estremità del connettore a Y.

Collegare le altre estremità di questi tubi ai rebbi orizzontali delle teste della pompa. Quindi tagliare due pezzi da 4 pollici di tubo da 1/4 di pollice e collegarne uno a ciascuna aletta verticale sulle teste della pompa. Fissare l'altra estremità al polo inferiore sinistro di ciascun ossigenatore.

Ora prendi un segmento da 30 pollici di tubo da 5/16 pollici. Tagliare il tubo a metà e posizionare un connettore a Y da 5/16 di pollice sull'estremità tagliata distale. Fissare l'estremità prossimale alla punta di deflusso dell'ossigenatore venoso.

Ricollegare l'altra metà alla punta superiore del connettore a Y. Per il circuito di campionamento laterale, tagliare un pezzo da 2 pollici di tubo da 1/4 di pollice. E usando un cacciavite ad ago, allunga l'estremità prossimale.

Collegare questo tubo elastico all'aletta rimanente del connettore a Y da 5/16 di pollice. Dopo aver collegato il sensore di derivazione della cuvetta, collegare la parte orizzontale di un connettore a T femmina a un tubo da 1/8 di pollice dotato di un Luer maschio. Collegare una clave di campionamento all'aspetto perpendicolare del connettore a T.

Infine, collegare un Luer maschio da 1/8 di pollice all'altro lato orizzontale del connettore a T. Quindi tagliare una lunghezza di 12 pollici di tubo da 1/8 di pollice e collegare l'estremità prossimale alla clave di campionamento. Collegare un Luer maschio da 1/8 di pollice all'estremità distale e collegarlo a un secondo connettore a T femmina.

Su un lato di questo connettore a T, collegare un Luer maschio da 1/4 di pollice e utilizzare un pezzo di tubo da 1/4 di pollice da due pollici per collegarlo a una punta di afflusso del serbatoio. All'estremità distale del tubo da 5/16 di pollice, collegare un altro connettore a Y da 5/16 di pollice. Procurarsi circa 55 pollici di tubo da 1/4 di pollice e collegarlo all'aletta superiore del connettore a Y.

Per il circuito sanguigno dell'emodialisi, collegare un Luer maschio da 1/4 di pollice all'estremità distale del tubo da 1/4 di pollice. Infilare questo tubo attraverso la pompa a rulli grande e collegarlo alla porta di afflusso del sangue nella parte superiore del filtro per emodialisi identificata da un tubo foderato in rosso. Quindi, prendi un pezzo da 24 pollici di tubo da 1/4 di pollice e attacca un Luer maschio all'estremità prossimale.

Collegare questo tubo alla porta di deflusso del sangue con rivestimento blu del filtro per emodialisi. Quindi collegare l'estremità distale alla punta di afflusso del serbatoio. Prendi un pezzo di tubo da 36 pollici da 1/4 di pollice e allungalo per adattarlo saldamente all'aletta del connettore a Y da 5/16 di pollice.

Successivamente, procurati tre rubinetti a quattro vie e collegali in sequenza lineare. Collegare questo gruppo alla porta perpendicolare di un connettore a T femmina. Inserire questo componente a 12 pollici dal lato sinistro del tubo da 1/4 di pollice.

Quindi collegare i sensori di flusso esterni al tubo da 1/4 di pollice immediatamente a valle del sito di infusione del farmaco. Praticare un taglio di due pollici distalmente ai sensori di flusso e inserire i sensori di pressione con estremità spinate nel tubo da 1/4 di pollice. Posizionare la parte distale del tubo al centro dell'imbuto del tamburo.

Quindi, tagliare una lunghezza di 30 pollici di tubo da 5/16 di pollice e collegare la sua estremità prossimale alla punta di deflusso destra dell'ossigenatore arterioso. Tagliare questo tubo nel punto medio e inserire un connettore a Y da 5/16 di pollice. Quindi tagliare un segmento da 36 pollici di tubo da 1/4 di pollice e collegarlo all'aletta del connettore a Y da 5/16 di pollice.

Ricollegare il sensore di flusso esterno. Praticare un taglio di due pollici a valle e collegare i sensori di pressione all'estremità del tubo posizionata al centro dell'imbuto del tamburo per l'afflusso arterioso. Quindi tagliare un pezzo da 30 pollici di tubo da 1/4 di pollice e collegare un Luer maschio da 1/4 di pollice all'estremità prossimale per l'eventuale collegamento al deflusso inferiore della vena cava inferiore del campione.

Tagliare questo tubo a 6 pollici dal serbatoio e collegare un Luer maschio da 1/4 di pollice a entrambe le estremità. Inserire un connettore a T femmina con una clave di campionamento sulla porta perpendicolare. Introdurre il perfusato nel circuito seguendo il metodo precedentemente descritto.

Riscaldare e collegare il campione e iniziare la perfusione. Nelle prime 24 ore di perfusione epatica suina, i flussi dell'arteria epatica e della vena porta sono stati in media rispettivamente di 107 e 501 millilitri al minuto, con pressioni di afflusso stabili di 80 e 7,1 millimetri di mercurio. La saturazione di ossigeno arteriosa, portale e venosa nei fegati suini era in media del 95%85% e del 74%, con un pH che rimaneva vicino a 7,2.

I livelli di glucosio sono diminuiti costantemente. L'ematocrito e l'emoglobina sono rimasti stabili e il potassio è leggermente diminuito. I fegati suini hanno prodotto 41 millilitri di bile e hanno mostrato un moderato aumento del lattato nella perfusione umana.

Gli afflussi arteriosi e venosi sono stati in media di 113 e 317 millilitri al minuto e la saturazione di ossigeno ha raggiunto il 98%92% e l'86% nelle vene arteriose, portali ed epatiche. I fegati umani hanno mantenuto il pH fisiologico, l'ematocrito e l'emoglobina stabili e hanno mostrato un calo del glucosio e un aumento del lattato con una produzione di bile in media di 1,4 millilitri all'ora. L'istologia ha confermato la vitalità del parenchima epatico e della morfologia tumorale dopo perfusione.

Una configurazione mobile ha consentito l'imaging TC di fegati perfusi, ottenendo una qualità radiografica paragonabile alle scansioni in vivo. Il sistema ha anche supportato la perfusione di reni e pancreas con glomerulare conservato e isole di Langerhans.