Een open-source normothermisch perfusiesysteem ontworpen voor onderzoekswetenschappers

De micro-omgeving van de menselijke tumor is een levend, evoluerend complex dat reageert op verstoringen van geneesmiddelen op manieren die op cellulair niveau moeilijk te voorspellen zijn. Ons doel was om de micro-omgeving van de menselijke tumor ex vivo in stand te houden onder bijna fysiologische omstandigheden voor gedetailleerde ondervragingen. De hier gepresenteerde machine pakt het gebrek aan betaalbare normotherme overvloedssystemen voor onderzoekstoepassingen aan, waardoor iteratieve studies mogelijk zijn voor een groot aantal gewenste experimentele eindpunten.

Ons laboratorium zal blijven werken aan het verder verkleinen van de machine voor een volledig autologe overvloed, waardoor het systeem voor immuno-oncologie en celtherapie-onderzoeken mogelijk wordt. Plaats om te beginnen de trommeltrechter aan de rechterkant van het werkstation met de tuit voorbij de voorkant van de tafel. Plaats een rond traagschuim dat op de bodem van de trommel past met het diafragma onder het schuim.

Laat een opening van vier inch bij de tuit voor uitstroom. Plaats vervolgens twee waterverwarmingsdekens op het schuimrubberen inzetstuk met de verbindingsslang naar de linkerbovenhoek gericht en steek een 3/16-inch mannelijke Luer-weerhaak in elke buis. Neem een opgevouwen, steriele, warmere drapering.

Snijd twee millimeter van de hoek van de vouw af om een uitstroomgat te creëren en plaats het op de trommel. Pak vervolgens de 3D-geprinte stopcontactconnector en plaats de magneet in de groef. Plaats dit geheel onder het laken door de uitstroomtuit en lijn het gesneden gat uit met het gat in de connector en de magneet.

Til het overtollige laken op om de trommeltrechter te bedekken en zet het vast met elastiekjes of elastische banden. Vouw het overtollige laken over de bovenkant om een steriele barrière te creëren. Leg nu het tweede watervest op het volledig opgevouwen laken.

Neem vervolgens een stuk 1/4-inch slang van 30 inch en sluit het proximale uiteinde aan op de uitlaat aan de onderkant van de tuit van de trommeltrechter en rust in de buurt van de reservoirhouder, die later zal worden aangesloten. Plaats nu de pompen op een mobiele kar die aan de linkerkant van het werkstation is geplaatst. Plaats de standaard in twee klemmen direct achter de pompen, zodat de klemmen zes centimeter boven de pompen uitsteken.

Koop verder twee pompkoppen en bevestig ze elk in een van de pompen. Plaats twee oxygenatoren in de clamps op de standaard in een horizontale richting. Sluit vervolgens de arteriële en veneuze 1/8-inch gasinstroomslang aan op de onderste connector rechtsboven van hun respectievelijke oxygenator.

Verwijder nu alle slangen uit de hemodialysekit, behalve de leidingen die rechtstreeks naar het filter leiden. Plaats een grote rolpomp direct rechts van het hemodialysefilter voor de bloedinstroom. Plaats vervolgens twee kleinere peristaltische pompen rechts van de bloedrollerpomp voor de in- en uitstroom van dialysaat.

Zorg voor twee 1/8-inch peristaltische slangen en plaats deze in de witte pompklem. Bevestig een vrouwelijke 1/8-inch Luer-weerhaak aan beide uiteinden van elke buis. Om de dialysaatzak aan te sluiten op de filterinstroom, bevestigt u een 1/8-inch slang aan de Luer-connector op de zak.

Bevestig een mannelijke 1/8-inch Luer aan het uiteinde van de slang en sluit deze aan op de instroom peristaltische pompslang. Sluit de in- en uitstroomcircuits aan op de juiste hemodialysefilterpoorten. Plaats het reservoir in de reservoirhouder met de buitenste meetmarkeringen en de gele connector met dop naar buiten gericht.

Snijd vervolgens een stuk van 36 inch 5/16-inch buis. Bevestig een Y-connector aan het distale uiteinde van deze slang en sluit het proximale uiteinde aan op de uitstroomaansluiting aan de onderkant van het reservoir. Knip twee stukken 5/16-inch slang van 4 inch af en bevestig deze aan het uiteinde van de Y-connector.

Sluit de andere uiteinden van deze slangen aan op de horizontale uitsteeksels van de pompkoppen. Knip vervolgens twee stukken 1/4-inch slang van 4 inch af en sluit er één aan op elke verticale weerhaak op de pompkoppen. Bevestig het andere uiteinde aan de linker onderste pin van elke oxygenator.

Neem nu een 30-inch segment van 5/16-inch buizen. Snijd de slang doormidden en plaats een 5/16-inch Y-connector over het distale gesneden uiteinde. Bevestig het proximale uiteinde aan de uitstroomweerhaak van de veneuze oxygenator.

Bevestig de andere helft weer aan de bovenste weerhaak van de Y-connector. Knip voor het bemonsteringscircuit aan de zijkant een stuk 2-inch 1/4-inch buis. En rek met behulp van een naaldschroevendraaier het proximale uiteinde uit.

Bevestig deze stretchslang aan de resterende weerhaak van de 5/16-inch Y-connector. Sluit na het aansluiten van de cuvettenshuntsensor het horizontale deel van een vrouwelijke T-connector aan op een 1/8-inch slang die is uitgerust met een mannelijke Luer. Bevestig een bemonsteringsclave aan het loodrechte uiteinde van de T-connector.

Sluit ten slotte een 1/8-inch mannelijke Luer aan op de andere horizontale kant van de T-connector. Snijd vervolgens een 12-inch lengte van 1/8-inch slang en sluit het proximale uiteinde aan op de bemonsteringsclave. Bevestig een mannelijke 1/8-inch Luer aan het distale uiteinde en sluit deze aan op een tweede vrouwelijke T-connector.

Bevestig aan één kant van deze T-connector een 1/4-inch mannelijke Luer en gebruik een stuk 1/4-inch slang van twee inch om het aan te sluiten op een weerhaak voor de instroom van het reservoir. Bevestig aan het distale uiteinde van de 5/16-inch slang nog een 5/16-inch Y-connector. Verkrijg ongeveer 55-inch 1/4-inch slang en sluit deze aan op de bovenste weerhaak van de Y-connector.

Bevestig voor het hemodialysebloedcircuit een 1/4-inch mannelijke Luer aan het distale uiteinde van de 1/4-inch slang. Rijg deze slang door de grote rolpomp en sluit deze aan op de bloedinstroompoort aan de bovenkant van het hemodialysefilter, te herkennen aan de rood beklede slang. Neem vervolgens een stuk 1/4-inch slang van 24 inch en bevestig een mannelijke Luer aan het proximale uiteinde.

Sluit deze slang aan op de blauw beklede bloeduitstroompoort van het hemodialysefilter. Bevestig vervolgens het distale uiteinde aan de instroomweerhaak van het reservoir. Neem een stuk 1/4-inch slang van 36 inch en rek het uit om stevig op de weerhaak van de 5/16-inch Y-connector te passen.

Verkrijg vervolgens drie viervoudige kranen en sluit ze in een lineaire volgorde aan. Bevestig dit geheel aan de loodrechte poort van een vrouwelijke T-connector. Plaats dit onderdeel 12 inch vanaf de linkerkant van de 1/4-inch buis.

Bevestig vervolgens externe debietsensoren aan de 1/4-inch slang direct stroomafwaarts van de infusieplaats van het geneesmiddel. Maak een snede van vijf centimeter distaal van de stromingssensoren en plaats druksensoren met prikkeldraaduiteinden in de 1/4-inch slang. Plaats het distale deel van de slang in het midden van de trommeltrechter.

Snijd vervolgens een 30-inch lengte van 5/16-inch slang af en sluit het proximale uiteinde aan op de rechter uitstroomweerhaak van de arteriële oxygenator. Knip deze slang in het midden af en steek een 5/16-inch Y-connector in. Knip vervolgens een 36-inch segment van 1/4-inch buizen af en sluit deze aan op de weerhaak van de 5/16-inch Y-connector.

Sluit de externe debietsensor weer aan. Maak een snede van vijf centimeter stroomafwaarts en sluit druksensoren aan op het uiteinde van de slang in het midden van de trommeltrechter voor arteriële instroom. Snijd vervolgens een stuk 1/4-inch slang van 30 inch af en bevestig een 1/4-inch mannelijke Luer aan het proximale uiteinde voor uiteindelijke verbinding met de inferieure vena cava-uitstroom van het exemplaar.

Knip deze slang 6 inch van het reservoir af en bevestig aan beide uiteinden 1/4-inch mannelijke Luer. Plaats een vrouwelijke T-connector met een bemonsteringsclaaf op de loodrechte poort. Breng perfusaat in het circuit volgens de eerder beschreven methode.

Verwarm het monster opnieuw, sluit het aan en begin met perfusie. In de eerste 24 uur van de leverperfusie van varkens bedroegen de stromen van de leverslagader en de poortader gemiddeld respectievelijk 107 en 501 milliliter per minuut, met een stabiele instroomdruk van 80 en 7,1 millimeter kwik. Arteriële, portale en veneuze zuurstofverzadiging in varkenslevers was gemiddeld 95%85% en 74%, waarbij de pH in de buurt van 7,2 bleef.

De glucosespiegel daalde gestaag. Hematocriet en hemoglobine bleven stabiel en kalium daalde licht. Varkenslevers produceerden 41 milliliter gal en vertoonden een matige lactaatverhoging in menselijke perfusie.

Arteriële en veneuze instroom bedroeg gemiddeld 113 en 317 milliliter per minuut en de zuurstofverzadiging bereikte 98%92% en 86% in arteriële, portale en leveraders. Menselijke levers behielden de fysiologische pH, stabiele hematocriet en hemoglobine, en vertoonden glucoseafname en lactaattoename met een galproductie van gemiddeld 1,4 milliliter per uur. Histologie bevestigde levensvatbaar leverparenchym en tumormorfologie na perfusie.

Een mobiele opstelling maakte CT-beeldvorming van geperfuseerde levers mogelijk, wat een radiografische kwaliteit opleverde die vergelijkbaar was met in vivo scans. Het systeem ondersteunde ook nier- en pancreasperfusie met geconserveerde glomerulaire en eilandjes van Langerhans.