Gebruik van een geïntegreerd low-flow verdovende middelen, ventilator en fysiologisch bewakingssysteem voor knaagdieren
9 juli 2020
Hier presenteren we een protocol om veilig en effectief verdovingsgas toe te dienen aan muizen met behulp van een digitaal anesthesiesysteem met lage stroom met geïntegreerde beademings- en fysiologische monitoringmodules.
Dit protocol benadrukt de beste toepassingen voor een alles-in-één anesthesie- en fysiologische monitoringsuite die een Low-Flow Elektronische Verdamper, een geïntegreerde ventilator, een pulsoximeter en een Verwarmingspad met Verre Infrarood omvat. Deze methodologie is nuttig voor elke faciliteit met beperkte werkbank- of laboratoriumruimte. Een alles-in-één systeem elimineert ook de noodzaak voor gecomprimeerde gastanks en afzonderlijke fysiologische bewakingsapparatuur.
De procedure zal worden gedemonstreerd door Luke Schepers, een PhD-student in Biomedische Techniek aan de Purdue University. Om de Low-Flow Verdamper te installeren, selecteert u een dragergasbron en verwijdert u de rode dop van de inlaatpoort aan de achterkant van het systeem om het systeem ruimtelucht te laten innemen. Als u een gecomprimeerde gasbron gebruikt, gebruikt u een drukregelaar en een drukreduceerder ingesteld op 15 pond per vierkante inch.
En verbind het apparaat met de compressorgaspoort aan de achterkant van het systeem. Verbind de houtskoolcanister met de afvoerpoort. En verbind de accessoirestekker met de inspiratie- en expiratiepoorten aan de voorkant van het systeem.
Verbind de inductiekamer met de takken met blauwe clips en de neuskoker met de takken met witte clips. Om de geïntegreerde ventilator in te stellen, verbindt u de intubatieconnectorslang met de takken met de gele clips. Om de dode ruimte van de ventilator op het Vent Run-scherm te kalibreren, raakt u Setup en Kalibratie en Tests aan en selecteer vervolgens Dode ruimte meten en druk op Kies B. Om de geïntegreerde pulsoximeter in te stellen, verbindt u de sensor van de muisstatpoort aan de achterkant van het systeem.
Om de Verwarmingspad met Verre Infrarood in te stellen, verbindt u het verwarmingspad met de padvoedingspoort aan de voorkant van het systeem. Verbind vervolgens een sensor met de lichaamssensorpoort en de andere met de padsensorpoort en bevestig de padsensor aan het verwarmingspad. Om de systeeminstellingen voor anesthesietoediening in het Anest Run-scherm te configureren, raakt u Setup aan en selecteert u het anesthesiemiddel.
Raak Aan, Typ anest en draai Kies B om isofluraan of sevofluraan te selecteren. Om de spuitgrootte in te stellen, raakt u Spuitgrootte aan en draai Kies B om een grootte te selecteren. Raak Terug aan om terug te gaan naar het Anest Run-scherm en gebruik de flesdopadapter om de spuit met anesthesie te vullen.
Verbind de spuit met het anesthesiesysteem en raak Verwijderen aan om de duwerblok naar achteren te verplaatsen zoals nodig. Om de spuit te voorbereiden, drukt en houdt u prime in om de duwerblok naar voren te verplaatsen totdat de blok net de bovenkant van de spuitkolf raakt. Om de mechanische ventilatie in te stellen, opent u het Vent Run-schermtabblad en drukt u op Instellen.
Druk op Lichaamsgewicht en voer het gewicht van het dier in. Druk vervolgens op Prioriteit om volume- of drukgecontroleerde ventilatie te selecteren. De juiste ademhalingssnelheid en tijdelijk volumes worden automatisch ingesteld.
Om de pulsoximetrieparameters in te stellen, opent u het Oxy run-schermtabblad en drukt u op Instellen. druk op Minimale HR en draai Kies B om de minimaal toegestane hartslagwaarde in te stellen. Om de verwarmingsparameters in het warme run-scherm in te stellen, drukt u op Instellen en selecteert u een verwarmingsmethode en een doeltemperatuurinstelling.
Om de muis te anesthetiseren vanuit het Anest Run-scherm, raakt u Inductie aan om de luchtstroom te beginnen. De standaard inductiestroomsnelheid is 500 milliliter per minuut. Draai Kies A om de stroomsnelheid indien nodig aan te passen.
Plaats de muis in de inductiekamer en sluit het deksel stevig. Stel de anesthesiemiddelconcentratie-instelling in op 3%voor isofluraan. De standaard inductiestroomsnelheid is 500 milliliter per minuut.
Draai Kies A om de stroomsnelheid indien nodig aan te passen. Druk op Leveren om met anesthesietoediening te beginnen. Zodra het dier voldoende is geanestheerd, raakt u opnieuw Inductie aan en vervolgens Kamer spoelen om restant anesthesiegas in de kamer te verminderen.
Open de clips die naar de neuskoker leiden en sluit de clips die naar de kamer leiden. Raak Neuskoker aan om de luchtstroom te beginnen en plaats de neuskoker onmiddellijk op het dier. Plaats het dier centraal op de Infrarood Verwarmingspad en steek vervolgens de diersensor als rectale sonde om de lichaamstemperatuur te regelen.
Om de mechanische ventilatie te starten, plaatst u het geanesthetiseerde dier op de intubatiefase en gebruikt u een draad die is bevestigd aan de verticale intubatiefase om het dier op te hangen aan zijn bovensnijtanden. Toont voorzichtig de tong van het dier naar de zijkant en gebruik de lampen die in het innovatiekit zijn opgenomen om de luchtpijp te visualiseren. Breng voorzichtig de endotracheale buis in.
Correcte plaatsing kan worden geverifieerd door een kleine luchtblaas te verbinden met de buis en te controleren op longinflatie. Raak Neuskoker stoppen aan om de luchtstroom te stoppen, sluit de clips naar de neuskoker en open de clips naar de ventilatiebuis. Verbind de endotracheale buis met de ventilatiebuis en raak Ventilator starten aan om met de ventilatie te beginnen.
Om met de fysiologische monitoring te beginnen, bevestigt u de sensor lichtjes aan een achterste poot van het dier, de pulsoximeter zal automatisch beginnen met het lezen van de hartslag en de zuurstofverzadiging in het bloed. Raak het Oxy run-schermtabblad aan om de pulsoximetriegegevens te bekijken. De hartslag en de zuurstofverzadiging in het bloed kunnen tijdens het onderhoud worden gemonitord via puls uit symmetrie.
In deze representatieve analyse bleven de hartslag en zuurstofverzadiging in het bloed van het dier stabiel met weinig significante veranderingen waargenomen in beide metingen voor alle groepen. En met de zuurstofverzadiging in het bloed die tussen 82 tot 99% bleef. Deze techniek stelt onderzoekers in staat om anesthesie te toedienen met lagere stroomsnelheden en zonder de noodzaak voor gecomprimeerd gas. Lagere stroomsnelheden leiden tot minder gasverspilling en minder blootstelling voor onderzoekspersoneel.
Overzicht
Dit protocol beschrijft een methode voor de veilige en effectieve toediening van anesthetisch gas aan muizen met behulp van een digitaal low-flow anesthesiesysteem. Het systeem integreert een ventilator en fysiologische monitoringsmodules, waardoor het geschikt is voor faciliteiten met beperkte ruimte.
Belangrijkste componenten van de studie
Wetenschappelijk gebied
- Neurowetenschappen
- Biomedische Techniek
- Anesthesieprotocollen
Achtergrond
- Het gebruik van anesthesiegas is cruciaal in diverse onderzoeksapplicaties.
- Traditionele methoden vereisen vaak omvangrijke apparatuur en gasflessen onder druk.
- Low-flow anesthesiesystemen kunnen gasverspilling en de blootstelling van personeel verminderen.
- Dit protocol heeft tot doel het anesthesieproces voor onderzoek met kleine dieren te stroomlijnen.
Doel van de studie
- Om een volledig anesthesiesysteem voor muizen te demonstreren.
- Om de voordelen van het gebruik van een all-in-one systeem te benadrukken.
- Om onderzoekers een stapsgewijze handleiding te bieden voor het installeren en gebruiken van het systeem.
Gebruikte methoden
- Opstelling van de Low-Flow elektronische vaporizer met dragergasbron.
- Integratie van de ventilator en pulsoximeter voor monitoring.
- Kalibratie van het systeem voor een nauwkeurige toediening van anesthetica.
- Mechanische ventilatie en fysiologische monitoring tijdens de procedure.
Belangrijkste resultaten
- Het protocol maakt effectieve anesthesie mogelijk met lagere stroomsnelheden.
- Fysiologische parameters zoals hartslag en zuurstofsaturatie bleven stabiel.
- Verminderde gasverspilling en minimale blootstelling voor het onderzoekspersoneel.
- Het systeem is efficiënt voor faciliteiten met beperkte bankruimte.
Conclusies
- Dit anesthesieprotocol verhoogt de veiligheid en efficiëntie in onderzoek met kleine dieren.
- Het geïntegreerde systeem vereenvoudigt het opstelpunt en het monitoringsproces.
- Lagere stroomsnelheden dragen bij aan de ecologische duurzaamheid in onderzoek.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Leidinggevenden
In preklinisch onderzoek moeten systemen voor anesthesietoediening een balans vinden tussen dierenwelzijn, dataintegriteit en operationele efficiëntie, vooral in omgevingen met beperkte ruimte. Dit geïntegreerde low-flow systeem ondersteunt mechanistische risicoreductie door stabiele fysiologische monitoring tijdens de evaluatie van verbindingen mogelijk te maken, waardoor variabiliteit door anesthetische artefacten wordt verminderd. Het all-in-one ontwerp verbetert de continuïteit van de workflow en de benutting van middelen in vroege discovery-pipelines, waarbij reproduceerbare sedatie cruciaal is voor targetvalidatie en fenotypische screening.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt een consistente anesthesiediepte mogelijk om storende variabelen in assays voor target engagement te minimaliseren.
- Operationele waarde: Elimineert de behoefte aan afzonderlijke gasflessen en bewakingsapparatuur, waardoor de complexiteit van de opstelling in gedeelde laboratoriumruimten wordt verminderd.
Screening & assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Biedt stabiele cardiorespiratoire baselinewaarden voor betrouwbare longitudinale monitoring in studies met herhaalde doses.
- Operationele waarde: Geïntegreerde pulsoximetrie levert real-time SpO2- en hartslagmetingen, wat bijdraagt aan de standaardisatie van de assay tussen verschillende operators.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Handhaaft de fysiologische homeostase tijdens langdurige procedures, wat de reproduceerbaarheid van gegevens voor PK/PD-modellering verbetert.
- Operationele waarde: Geautomatiseerde ventilatie en verwarming verminderen handmatige interventies, waardoor de doorvoer in GLP-naaste workflows wordt verhoogd.
Integratie van Pipeline & Workflow
Het systeem past binnen het continuüm van ontdekkingen, van hypothesetoetsing tot lead-optimalisatie, waarbij een consistente anesthesie vereist is voor beeldvorming, elektrofysiologie of chirurgische interventies.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt functionele targetvalidatie door anesthesie-geïnduceerde verstoringen in neurale of cardiovasculaire meetwaarden te minimaliseren.
- Screening: Maakt reproduceerbare toediening van verbindingen in geanestheseerde modellen mogelijk, wat cruciaal is voor de consistentie van de dosis-responsrelatie.
- Analytiek: Levert kwantitatieve, continue SpO2- en hartslaggegevens voor correlatie met farmacologische effecten.
- Translationeel onderzoek: Faciliteert longitudinale monitoring in ziektemodellen, wat bijdraagt aan beoordelingen van de stabiliteit van biomarkers.
- Enterprise hergebruik: Het modulaire ontwerp maakt aanpassing mogelijk voor verschillende knaagdiersoorten en studietypes, waardoor het gebruik van de apparatuur wordt gemaximaliseerd.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Vermindert mechanistische ambiguïteit door stabiele fysiologische condities te handhaven tijdens blootstelling aan anesthetica.
- Operationele waarde: Bediening met een lage flow vermindert het verbruik van anesthetica en de belasting van het afzuigingssysteem, waardoor de terugkerende kosten dalen.
- Strategische waarde: Versnelt go/no-go-beslissingen door de datakwaliteit in vroege efficacy- en safety-screens te verbeteren.
- Portfolio-impact: Ondersteunt risico-gecorrigeerde voortgang door fout-positieven als gevolg van anesthetische artefacten bij targetvalidatie te minimaliseren.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist bekendheid met de kalibratie van low-flow vaporizers en anesthetische toediening via een spuit.
- Vereist toegang tot perslucht of zuurstof met drukregeling.
- Vereist cross-training in de installatie van een geïntegreerde ventilator en de kalibratie van de dode ruimte.
- Omvat routinevalidatie van de plaatsing van de pulsoximetersensor voor een nauwkeurige monitoring van SpO2 en hartslag.
- Beperkt tot knaagdieren vanwege de debieten van het systeem en de afmetingen van het circuit; niet schaalbaar voor grotere diersoorten.
Biopharma Veelgestelde Vragen
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:47
Low-Flow Vaporizer Hardware Setup
2:14
System Configuration
3:43
Anesthesia Delivery
4:51
Mechanical Ventilation and Physiological Monitoring
5:59
Results: Representative Heart Rate and Blood Oxygen Saturation (SPO2) Analysis
6:28
Conclusion
