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Avaliação do depoimento pulmonar regional usando modelos pulmonares impressos 3D específicos do p...
Avaliação do depoimento pulmonar regional usando modelos pulmonares impressos 3D específicos do p...
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Bioengineering
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JoVE Journal Bioengineering
Evaluating Regional Pulmonary Deposition using Patient-Specific 3D Printed Lung Models

Avaliação do depoimento pulmonar regional usando modelos pulmonares impressos 3D específicos do paciente

Full Text
4,862 Views
07:56 min
November 11, 2020

DOI: 10.3791/61706-v

Emma L. Peterman1, Emily L. Kolewe1, Catherine A. Fromen1

1Department of Chemical and Biomolecular Engineering,University of Delaware

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study presents a high-throughput, in vitro method for quantifying regional pulmonary deposition at the lobe level using CT scan-derived, 3D printed lung models. The technique aims to enhance the development of targeted pulmonary therapeutics by enabling pre-clinical predictions of regional deposition.

Key Study Components

Area of Science

  • Pulmonary therapeutics
  • 3D printing technology
  • In vitro modeling

Background

  • Targeted therapies are crucial for minimizing off-target effects.
  • Diseases like lung cancer and COPD often involve regional obstructions.
  • Personalized predictive results can improve treatment efficacy.
  • 3D printed lung models can be derived from patient-specific CT scans.

Purpose of Study

  • To develop a method for quantifying pulmonary deposition.
  • To facilitate the creation of personalized therapeutic strategies.
  • To enable rapid generation of predictive results for treatment efficacy.

Methods Used

  • 3D printing of lung models from CT scans.
  • Post-processing of printed components using isopropyl alcohol.
  • Thermal curing of soft resin parts in a convection oven.
  • UV curing of hard resin parts for final assembly.

Main Results

  • The method allows for accurate modeling of pulmonary deposition.
  • Personalized models can predict treatment efficacy effectively.
  • Targeted therapies can be developed for specific lung diseases.
  • The approach minimizes off-target effects in treatment.

Conclusions

  • This technique has significant implications for pulmonary therapeutics.
  • It supports the development of personalized medicine approaches.
  • Future studies can expand on this method for broader applications.

Frequently Asked Questions

What is the significance of regional pulmonary deposition?
Regional pulmonary deposition is crucial for understanding how effectively a drug can target specific areas of the lungs, which is important for diseases like lung cancer.
How does 3D printing enhance this research?
3D printing allows for the creation of anatomically accurate lung models that can be tailored to individual patients, improving the predictive accuracy of treatment outcomes.
What materials are used in the 3D printing process?
The study utilizes soft and hard resin materials for printing the lung models, which are then cured using thermal and UV methods.
Can this method be applied to other diseases?
While the focus is on pulmonary diseases, the principles of this method could potentially be adapted for other conditions that require targeted therapy.
What are the next steps for this research?
Future research may explore the application of this method in clinical settings and its effectiveness in predicting outcomes for various pulmonary therapies.

Apresentamos um método in vitro de alta produtividade para quantificar a deposição pulmonar regional no nível do lóbulo usando modelos pulmonares impressos em 3D derivados da tomografia computadorizada com perfis de fluxo de ar tunable.

Este protocolo tem o potencial de impulsionar o desenvolvimento de novas terapias pulmonares direcionadas, permitindo as previsões pré-clínicas de deposição regional. Essa técnica incorpora modelos pulmonares anatomicamente precisos, impressos em 3D a partir de tomografias computadorizadas do paciente para a rápida geração de resultados preditivos personalizados sobre a eficácia de possíveis tratamentos. Essa técnica pode ser usada para desenvolver terapias direcionadas que minimizam os efeitos fora do alvo para doenças caracterizadas por obstruções de áreas regionais, como câncer de pulmão ou DPOC.

Depois de imprimir os componentes experimentais e concluir o pós-processamento de acordo com as instruções do fabricante, lave cuidadosamente as peças impressas em resina macia com álcool isopropílico de pelo menos 99% de pureza para remover qualquer excesso de resina não curada antes de curar termicamente as peças em um forno de convecção por oito horas de acordo com as especificações do fabricante. Em seguida, lave as peças impressas em resina dura com o álcool para remover qualquer excesso de resina não curada e catalise as peças em um forno UV por um minuto de cada lado. Para o conjunto da tampa de saída do lóbulo, insira uma extremidade da base de conexão do tubo farpado oval na tampa antes de esticar cuidadosamente a tampa flexível sobre a outra extremidade da base oval, tomando cuidado especial para não rachar a base fina e com o bico saliente através da abertura na base da tampa.

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