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A doença cardíaca isquêmica continua sendo a causa número um de morte nos Estados Unidos1. Grandes modelos animais têm sido usados experimentalmente para entender e caracterizar mecanismos que conduzem a doença arterial coronariana (CAD) e complicações associadas (incluindo infarto do miocárdio, eventos artrítmicos e insuficiência cardíaca), bem como para testes de novas modalidades terapêuticas ou diagnósticas. Os resultados desses estudos ajudaram a ampliar a compreensão, o diagnóstico e o monitoramento da doença isquêmica do coração e a avançar a prática clínica2. Vários modelos animais, incluindo coelhos, cães e suínos foram usados. No entanto, estenos coronários, particularmente lesões discretas, ocorrem muito raramente nesses animais e são difíceis de induzir reprodutivelmente3. Trabalhos anteriores descreveram a criação de estenos coronários artificiais usando ligadura, occluders ou grampos externos. Recentemente, descrevemos como usar a tecnologia de impressão 3D para fabricar implantes coronários que podem ser usados para criar percutâneamente o discreto estreitamento coronário artificial4. Usando software de design auxiliado por computador, projetamos implantes de artéria coronária como tubos ocos com diferentes diâmetros internos e externos, bem como comprimento do implante e depois os fabricamos usando materiais aditivos disponíveis comercialmente. Os implantes são tubos suaves, ocos e impressos em 3D com bordas arredondadas. Projetamos uma biblioteca de tamanhos de implante com uma gama de diâmetro interno, diâmetro externo e comprimento. O diâmetro externo do implante é baseado no tamanho do cateter guia coronário. O diâmetro interno é baseado no tamanho de um balão de angioplastia coronária deflacionado. Nós variamos o comprimento do implante para adaptar a gravidade desejada da perfusão. No entanto, a entrega percutânea segura desses dispositivos pode ser desafiadora devido à falta de fios e cateteres fabricados especificamente para uso de animais de grande porte. Em contraste, uma extensa coleção de cateteres, fios e equipamentos de apoio estão disponíveis para uso clínico em artérias coronárias humanas. Neste trabalho, mostramos como reutilizar um cateter guia coronariano de grau clínico para a entrega dos implantes coronários impressos em 3D.
O cateter GuideLiner (Figura 1A) foi desenvolvido para intervenção coronária percutânea (PCI) para permitir assentos profundos de cateter e maior suporte para casos complexos5. Em nossa investigação, o cateter GuideLiner foi escolhido devido à familiaridade de uso e disponibilidade, mas cateteres semelhantes, onde disponíveis, também podem ser considerados. Considerado um cateter guia "mãe e filho"(Figura1B),o dispositivo se encaixa dentro de um cateter típico de guia coronário ("mãe") e é um tubo flexível coaxial ("criança"). Este cateter pode ser inserido sobre um fio-guia e efetivamente alonga o alcance de um cateter típico de guia coronário, estendendo-se além do fim do guia coronário. O GuideLiner ou um cateter materno-infantil similar pode ser usado como suporte adicional para implantação dos implantes coronários impressos em 3D. Como os implantes são montados sobre balões de angioplastia a serem inseridos como uma unidade sobre um fio coronário na embarcação (Figura 1B,1C),o cateter oferece suporte adicional para entregar o implante ao local desejado. Ao posicionar o cateter mãe e filho apenas proximal ao balão, o implante permanece no local desejado durante a deflação e retração do balão. Apesar de ter alguma firmeza em sua estrutura, a habilidade única do cateter mãe e filho de ser avançado profundamente em artérias coronárias sobre um fio-guia e o marcador radiopaque na ponta do cateter foram características essenciais para a implantação.
Nosso aparelho de entrega montado consistia em um cateter típico de guia coronário, cateter mãe e filho, e um implante impresso em 3D fixado em um balão de angioplastia coronária deflacionado(Figura 1B). Como unidade de parto funcional, o cateter mãe e filho não só forneceu suporte adicional estável para a entrega do equipamento, mas também foi aplicado exclusivamente como dispositivo de cisalhamento para manter os implantes no local durante a deflação e remoção do balão. O marcador radiopaque na ponta do cateter serviu como um guia de posicionamento para o aparelho montado e fica proximal ao balão de angioplastia. Essas características permitiram a implantação precisa dos implantes limitantes de fluxo. O processo foi projetado para ser reprodutível, eficiente e humano para os sujeitos animais.
Em nossa aplicação, a técnica de parto percutânea mãe e filho foi usada para criar modelos suínos com estenose coronária focal para avaliação da ressonância magnética de perfusão cardíaca de perfusão de estresse aprimorado contraste (RM). No entanto, a técnica pode ser empregada em outras investigações, incluindo sistemas vasculares fora dos vasos coronários.