환자 별 3D 인쇄 폐 모델을 사용하여 지역 폐 증착 평가

이 프로토콜은 국소 침착의 전임상 예측을 가능하게 함으로써 새로운 표적 폐 치료제의 개발을 주도할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 이 기술은 해부학적으로 정확한 폐 모델을 통합하고 환자의 CT 스캔에서 3D 프린팅하여 잠재적 치료의 효능에 대한 개인화된 예측 결과를 신속하게 생성합니다. 이 기술은 폐암이나 COPD와 같은 국소 폐쇄를 특징으로 하는 질병에 대한 표적 효과를 최소화하는 표적 치료법을 개발하는 데 사용할 수 있습니다.

제조업체의 지침에 따라 실험 구성 요소를 인쇄하고 후처리를 완료한 후 제조업체의 사양에 따라 컨벡션 오븐에서 8시간 동안 부품을 열처리하기 전에 순도 99% 이상의 이소프로필 알코올이 함유된 부드러운 레진으로 인쇄된 부품을 조심스럽게 세척하여 여분의 경화되지 않은 레진을 제거합니다. 그런 다음 경질 레진으로 인쇄된 부품을 알코올로 세척하여 여분의 경화되지 않은 레진을 제거하고 UV 오븐에서 면당 1분 동안 부품을 경화합니다. 로브 배출구 캡 어셈블리의 경우 타원형 철조망 튜브 연결 베이스의 한쪽 끝을 캡에 삽입한 후 얇은 베이스가 깨지지 않도록 각별히 주의하고 노즐이 캡 베이스의 구멍을 통해 돌출된 상태에서 타원형 베이스의 다른 쪽 끝 위로 유연한 캡을 조심스럽게 늘립니다.

그런 다음 10마이크로리터 여과지를 배출구 영역보다 약간 큰 크기로 자르고 한 손으로 용지를 제자리에 고정한 후 여과지를 로브 배출구 위로 접습니다. 그런 다음 다른 손으로 핀셋을 사용하여 미늘 튜브 연결부가 있는 캡을 배출구 위로 늘리고 노치가 로브 배출구의 해당 노치와 일치할 때까지 캡을 아래로 누릅니다. 각 실험을 실행하기 전에 각 폐 모델 로브 배출구를 해당 유량계 및 밸브의 튜브에 연결하고 가시 튜브 연결부에 너무 많은 측면 압력을 가하지 않도록 주의하십시오.

전자 유량계를 폐 모델 입 입구에 연결하여 폐 모델에 대한 총 공기 유량을 측정하고 유량 컨트롤러와 진공 펌프를 켭니다. 유량 컨트롤러에서 테스트 설정 설정을 선택하고 전자 유량계가 원하는 총 유량을 표시할 때까지 유량을 천천히 높입니다. 밸브를 사용하여 오른쪽 상부, 오른쪽, 중간, 오른쪽, 아래쪽, 왼쪽, 위쪽 및 왼쪽 아래쪽 폐엽을 통한 유속을 조정합니다.

유량계에 표시된 부하 유량이 원하는 값으로 일정해지면 전자 유량계에서 전체 유량을 다시 확인하여 시스템에 누출이 없는지 확인하십시오. 그런 다음 진공 펌프를 켠 상태로 flow controller의 테스트 설정을 종료합니다. 폐 모델로의 에어로졸 전달을 위해 분무기에 원하는 형광 입자 용액을 채우고 분무기를 폐 모델 주입구에 연결합니다.

표적 장치의 효능을 측정하려면 장치를 폐 모델에 삽입하고 분무기를 장치에 연결합니다. 압축된 에어라인을 분무기에 연결합니다. 유량 컨트롤러를 10초 동안 실행되도록 설정하고 압축 공기 밸브를 약간 열어 분무기 내에서 에어로졸 생성을 시작합니다.

유량 컨트롤러에서 시작을 누르고 즉시 압축 공기 밸브를 완전히 엽니다. 유량 컨트롤러가 약 9초에 도달하면 압축 공기 밸브를 닫기 시작하고 흄 후드 새시를 최대한 닫습니다. 밸브가 완전히 닫히면 압축 에어라인에서 분무기를 분리합니다.

흄 후드 새시를 완전히 닫고 진공 펌프를 끈 다음 흄 후드에서 에어로졸을 제거합니다. 약 10분 후 튜빙 시스템에서 폐 모델을 분리하고 미늘이 있는 튜빙 연결부에 금이 가지 않도록 주의하고 각 로브 배출구 캡 가장자리 아래에 핀셋을 실행하여 배출구에서 캡을 제거합니다. 그런 다음 각 캡의 여과지를 24웰 플레이트 입자 증착 면이 아래로 향하게 하여 개별 웰로 옮깁니다.

여과지가 모두 수집되면 플레이트를 디지털 형광 현미경의 스테이지에 놓고 현미경을 4X 배율과 적절한 형광 채널로 설정합니다. 그런 다음 임의의 위치에서 각 로브에서 여과지의 이미지를 3개 이상 촬영하고 이미지를 TIF 파일로 저장합니다. COPD의 영향을 받아 건강한 폐에서 분당 1리터의 채취 조건에서 실험적으로 결정된 침착 프로파일은 설정이 각 폐엽으로의 공기 흐름 분포를 정확하게 모방한다는 것을 보여주는 임상 데이터와 통계적으로 다르지 않습니다.

비표적 입자 증착 프로파일과 비교했을 때, 변형된 기관내관을 사용하면 좌측 하엽 전달이 거의 4배 증가합니다. 전달된 입자의 96% 이상을 왼쪽 폐로 전환하는 것 외에도. 방출 위치 설정을 오른쪽 하엽을 대상으로 하는 이 장치는 우측 엽으로 전달되는 입자의 두 배 이상을 생성하고 전달된 입자의 94%를 오른쪽 폐로 전환합니다.

비표적 입자 증착 프로파일과 비교했을 때, 동심원 실린더 장치는 전달된 입자의 87% 이상을 왼쪽 폐로 우회시키는 것 외에도 왼쪽 상엽 전달을 거의 3배 증가시킵니다. 표적 효율은 또한 표적 로브 필터의 이미지를 다른 배출 필터와 비교하여 정성적으로 관찰할 수 있습니다. 예시된 바와 같이, 가장 효과적인 표적화 방법은 의도된 관심 로브에서 높은 입자 증착을 생성하고 나머지 로브 출구에서 낮은 증착을 생성합니다.

누출이 증착 결과에 영향을 미칠 수 있으므로 시스템 내의 누출을 방지하기 위해 구성 요소가 제대로 연결되어 있는지 확인하는 것이 중요합니다. 이 프로토콜을 통해 연구자들은 임상 시험 전에 폐의 특정 부위를 표적으로 하는 잠재적인 약물 전달 장치를 테스트하여 인간 환자의 약물 개발 및 효능 향상과 관련된 비용을 줄일