Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

В пробирке Тест на тромбоз для вспомогательных желудочковых устройств

1.6K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/67731

⸱

21 марта 2025 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Meinig School of Biomedical Engineering, Cornell University, 2Department of Bioengineering, University of Pittsburgh, 3Department of Cardiovascular Surgery, Hospital of the University of Pennsylvania

В этой статье

Краткое содержание

Мы представляем настольный протокол индуцирования тромбоза в желудочковых вспомогательных устройствах (VAD) на рециркуляционной тестовой платформе. Этот метод служит для выявления тромбогенных горячих точек в пути кровотока и может помочь улучшить тромборезистентность перед доклиническими испытаниями на животных моделях.

Аннотация

Риск тромбоза остается серьезной проблемой при разработке и клиническом использовании желудочковых вспомогательных устройств (VAD). Традиционная оценка тромбогенности VAD, в первую очередь с помощью исследований на животных, является дорогостоящей и трудоемкой, вызывает этические проблемы и, в конечном счете, может неточно отражать результаты для человека. Чтобы устранить эти ограничения, мы разработали агрессивный протокол тестирования in vitro , предназначенный для провоцирования тромбоза и выявления потенциальных областей высокого риска в пути кровотока. Этот протокол, вдохновленный работой Maruyama et al., использует модифицированную стратегию антикоагуляции и использует легкодоступные компоненты, что делает его доступным для большинства лабораторий, проводящих анализ крови in vitro . Мы продемонстрировали полезность этого метода с помощью итерационного тестирования и усовершенствования миниатюрного педиатрического VAD с магнитной левитацией (PediaFlow PF5). Метод оказался эффективным в выявлении тромбогенных горячих точек, вызванных конструктивными и производственными дефектами в ранних прототипах VAD, что позволило целенаправленно усовершенствовать его до перехода к исследованиям на животных. Несмотря на свои ограничения, в том числе отсутствие пульсирующего кровотока и влияние характеристик донорской крови, этот протокол служит практическим инструментом для ранней стадии развития ВАД и снижения риска.

Введение

Желудочковые вспомогательные устройства (ВАД) стали стандартом лечения пациентов с прогрессирующей сердечной недостаточностью, однако риск тромбоза и инсульта остается серьезной проблемой 1,2. Тромбоз при VADs обычно оценивается в ходе доклинических исследований на животных, которые, хотя и ценны, сопряжены со значительными затратами и логистическими проблемами. Эти исследования являются ресурсоемкими, трудоемкими и подвержены риску наличия одного дефекта, который ставит под угрозу весь тест и требует дополнительных испытаний. Это не только увеличивает финансовое бремя, но и вызывает этические опасения из-за необходимости повторных испытаний на животных.

Несмотря на то, что существует множество численных моделей для прогнозирования отложения тромбоцитов и тромбоза 3,4,5,6, только некоторые из них подходят для моделирования образования тромбов в макромасштабных устройствах, таких как VADs 7,8,9. Более того, существующие модели неизбежно предполагают идеализированные поверхности и упрощенную «водонепроницаемую» геометрию, которые не точно отражают сложности и несовершенства реальных насосных узлов. Когда рассматриваются взаимодействия тромбоцитов с поверхностью, в этих макромасштабных моделях обычно используются единообразно заданные свойства материала (обычно моделируемые в виде коэффициента в граничных условиях поверхностного потока)10,11,12. Следовательно, численные модели не могут полностью заменить экспериментальное тестирование с кровью.

Как выбор материала, так и обработка поверхности играют решающую роль в адгезии тромбоцитов на поверхностях VAD 13,14,15,16,17. Дефекты, такие как шероховатые пятна или неровности, могут способствовать адгезии тромбоцитов и образованию тромбов. Кроме того, щели между компонентами на пути потока могут служить очагом тромбоза, обеспечивая защищенную среду, где могут образовываться и расти сгустки18,19. Использование консистентных смазок, смазочных материалов или герметиков во время сборки также может представлять риск, так как эти вещества могут просачиваться в поток и взаимодействовать с кровью, что еще больше увеличивает риск осложнений.

В связи с этим существует потребность в четко определенном протоколе тестирования in vitro, который может надежно оценить тромборезистентность VADs до того, как они будут подвергнуты испытаниям на животных или клиническому использованию. Несмотря на то, что существует широко принятый стандарт ASTM для оценки гемолиза20, не существует такого стандарта для тестирования тромбогенности VADs в клинически значимых условиях эксплуатации21. Несмотря на плодотворные исследования, проведенные три десятилетия назад, демонстрирующие возможность тестирования тромбоза in vitro для кровяных насосов 22,23,24,25, испытания на животных до сих пор остаются фактической практикой оценки тромбоза26. Препятствием для более широкого внедрения методов in vitro, вероятно, является сложный характер коагуляции с множеством искажающих факторов, которые могут влиять на результаты тестов, что затрудняет дифференциацию тромбогенности внутренней помпы от артефактов, возникающих из-за методологических ограничений и процедурных ошибок.

Это побудило нас поделиться подробным протоколом в качестве руководства для экспериментаторов, чтобы избежать ловушек, тем самым способствуя использованию испытаний in vitro и снижая зависимость от исследований на животных. Описанный здесь протокол, полученный из Maruyama et al.27, был уточнен и валидирован в ходе разработки педиатрического VAD28,29 PediaFlow (PF5)5-го поколения. Этот метод тестирования сыграл важную роль в систематическом выявлении и устранении потенциальных тромбогенных рисков в прототипах VAD перед испытаниями на животных.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

Цельная овечья кровь, использованная в этом исследовании, была получена от коммерческого поставщика и, следовательно, не требовала рассмотрения Комитетом по уходу за животными и их использованию Корнельского университета.

1. Построение тестового контура потока

ПРИМЕЧАНИЕ: Подробный список компонентов петли и всех других материалов, используемых в этом протоколе, см. в Таблице материалов .

  1. Модифицируйте мешок для внутривенного введения (ВВ).
    1. Используйте пластиковый термосварщик для модификации пакета для внутривенных вливаний, чтобы отрегулировать его объем и форму, как показано на рисунке 1.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Форма мешка облегчает удаление воздуха и позволяет зажимать мешок с помощью гемостата поперек линии жидкости30,31. Расположение линии герметизации выбирается в зависимости от объема грунтовки VAD и трубки для достижения общего объема грунтовки 150 мл.
    2. Введите вентиляционное отверстие, сделав 4-миллиметровый надрез в верхней части мешка. Вставьте в разрез зазубренный замок с зазубренной внутренней резьбой и заклейте место слоистым каучуковым клеем RTV. Прикрепите односторонний запорный кран к замку Люэра.
  2. Соберите испытательный контур с помощью модифицированного пакета для внутривенных вливаний, трубки из поливинилхлорида (ПВХ), соединителей с зазубринами из поликарбоната и 3-ходовых и 1-ходовых запорных кранов, как показано на рисунке 1.
  3. Подключите манометр давления.
    1. Прикрепите 6-дюймовые удлинительные тросы к напорным отверстиям на входе и выходе. Прикрепите односторонний запорный кран к другому концу удлинительной линии.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Запорный кран позволяет отсоединить трубку манометра для заполнения удлинительной линии жидкостью перед запуском насоса, как описано в шаге 4.3.
    2. Подсоедините один конец каждой трубки внутреннего диаметра (ID) 1/8 дюйма к штуцеру манометра и вставьте фитинг с наружной резьбой на другом конце.
    3. Подсоедините фитинги люэра с наружной резьбой к односторонним запорным кранам. Откройте запорные краны, чтобы включить показания давления.
  4. Примените накладной ультразвуковой датчик потока для измерения расхода.
  5. Поместите зажим Хоффмана дистальнее выходного отверстия для регулировки сопротивления потоку.

2. Приготовление раствора хлорида кальция (CaCl2)

  1. Растворите порошкообразный CaCl2 в 1x TRIS-буферизованном физиологическом растворе (pH 7,4) для приготовления 1 М раствора. Избегайте фосфатсодержащих буферов (например, PBS или DPBS), так как кальций и фосфат вступают в реакцию с образованием нерастворимого осадка.
  2. При приготовлении CaCl2 в больших количествах добавляйте порошок CaCl2 постепенно в несколько этапов, так как его растворение является экзотермическим процессом.
  3. Титруйте pH раствора до 6-8 с помощью соляной кислоты (HCl) или гидроксида натрия (NaOH) при необходимости.

3. Подготовка крови

ПРИМЕЧАНИЕ: Овечья кровь, использованная в этом исследовании, была получена от коммерческого поставщика, указанного в Таблице материалов. Кровь собирали с помощью иглы 14-G, при этом животное удерживалось в стандартном сельскохозяйственном положении стоя. Процесс сбора занимал 10-12 минут от введения иглы до завершения. Кровь содержали антикоагулянтные препараты с 14 частями CPD на 86 частей крови (состав CPD: 26,3 г/л Na-цитрата, 25,2 г декстрозы, 3 г/л лимонной кислоты и 2,2 г/л Na-фосфата в деионизированной воде [DI]). Мешок с кровью был отправлен на ночь в изолированном контейнере с пакетами со льдом и использован для эксперимента в течение 24 часов после сбора.

  1. Подготовьте донорскую кровь к использованию.
    1. Поместите пакет с кровью на наклонную платформу на 15-30 минут, чтобы кровь аккуратно перемешалась и она нагрелась до комнатной температуры (RT).
    2. Поместите магнитную мешалку в поликарбонатный стакан или контейнер, предназначенный для перекачки крови.
    3. Перенесите кровь в стакан через фильтр для переливания крови для удаления макроагрегатов. Обращайтесь с кровью осторожно, чтобы не повредить клеточные компоненты. Вылейте кровь вдоль стенок контейнера, чтобы избежать свободного падения и свести к минимуму травматизацию клеток.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Слейте кровь, если присутствуют большие тромбы или если фильтр засоряется.
    4. Поместите стакан или емкость на магнитную мешалку и регулируйте скорость до тех пор, пока поверхность крови не начнет мягко вращаться, не образуя большого вихря. Непрерывно помешивайте не менее 5 минут.
    5. Измерьте количество гематокритов и тромбоцитов, чтобы убедиться, что значения находятся в пределах нормы для данного вида.
  2. Выполните титрование для определения целевой концентрации CaCl2 .
    ПРИМЕЧАНИЕ: Циттратная кровь рекальцифицируется для обеспечения коагуляции и тестирования на тромбоз, а также добавляется гепарин для предотвращения безудержного свертывания. Целевое активированное время свертывания крови (ACT) для начала теста составляет 300 с. Обратите внимание, что референтные значения ACT, приведенные в этом разделе, были получены с использованием донорской крови овец и могут варьироваться в зависимости от вида и уровня антикоагулянтов, использованных при сборе. Кроме того, измерения ACT могут различаться между приборами 32,33,34. Для определения оптимального диапазона ACT для конкретной лабораторной установки может потребоваться метод проб и ошибок.
    1. Во избежание загрязнения исходных растворов переведите 2 мл приготовленного 1 М раствора CaCl2 и 0,5 мл гепарина натрия (1000 Ед/мл) из упаковки производителя в микроцентрифужные пробирки.
    2. Перелейте 10 мл крови в полипропиленовые пробирки объемом 14 мл. Подготовьте четыре такие трубочки.
    3. Для достижения концентрации гепарина в крови 0,5 мкЛ/мл добавьте 5 мкл гепарина натрия в образец крови объемом 10 мкл.
    4. Для достижения концентрации кальция в крови 5 мМ добавьте 50 мкл 1 М раствора CaCl2 в 10 мл крови. Во время дозирования поворачивайте наконечник дозатора, чтобы распределить CaCl2 по более широкой площади.
    5. Сразу же переверните трубку 10 раз, прокатайте ее горизонтально (на ровной поверхности или между ладонями), затем переверните еще 10 раз, чтобы обеспечить тщательное перемешивание.
    6. Измерьте ACT с помощью свертывающей системы цельной крови в месте оказания медицинской помощи, следуя инструкциям производителя. Начальный ACT обычно находится в диапазоне 400-500 с.
    7. Сохраняя концентрацию гепарина постоянной, увеличьте концентрацию CaCl2 (примерно до 7-8 мМ) для достижения ACT 300 с.
    8. Проверьте конечную концентрацию и полученный ACT в отдельной пробирке с кровью.

4. Процедуры предварительного тестирования

ПРИМЕЧАНИЕ: Все шаги, описанные в этом разделе, относятся к разделам 5 и 6. Выполните эти действия перед вводом в действие насоса бычьего сывороточного альбумина (БСА) или крови в петле. Переносите кровь между сосудами с помощью гравитационного питания, чтобы свести к минимуму механическое напряжение. Избегайте использования поршня шприца для отдачи крови, так как это может создать чрезмерное давление. Кроме того, избегайте дросселирования крови через узкие отверстия, чтобы предотвратить повреждение клеточных компонентов.

  1. Заполнение и осушение испытательного контура
    1. Подсоедините 30-дюймовый удлинительный трос к порту для инъекций и подключите цилиндр шприца объемом 60 мл в качестве воронки. Откройте запорный кран бачка, чтобы он действовал как вентиляционное отверстие.
    2. Налейте жидкость в воронку, поднимая ее по мере необходимости для ускорения подачи. Заполните петлю на 1-2 см ниже вентиляционного отверстия в верхней части мешка. Закройте запорные краны вентиляционного отверстия и отверстия впрыска.
    3. Чтобы слить воду, откройте запорные краны вентиляционного отверстия и отверстия впрыска и опустите воронку ниже уровня скамейки. Поднимите насос над дренажным отверстием, чтобы слить оставшуюся жидкость.
  2. Удаление воздуха из тестового контура
    ПРИМЕЧАНИЕ: Выполняйте эту процедуру при заполнении петли BSA или кровью перед запуском насоса.
    1. Убедитесь, что воздух не задерживается нигде в контуре. Удалите пузырьки воздуха с поверхностей, осторожно постукивая и сжимая трубку и резервуар.
    2. При оценке осевого насоса для крови поверните его в вертикальное положение, чтобы выпустить воздух за счет плавучести. Если вы используете центробежный насос, переверните его вверх дном и поворачивайте, чтобы воздух не попал во вторичные потоки.
    3. Внимательно осмотрите горизонтальные участки трубок и соединения между трубками и соединителями, чтобы убедиться в отсутствии пузырьков воздуха.
    4. Сожмите мешок для внутривенных вливаний, чтобы приблизить уровень жидкости к верхней узкой части, и зажмите мешок с помощью гемостата поперек линии жидкости, чтобы устранить границу раздела жидкость-воздух. Закройте запорный кран вентиляционного отверстия.
  3. Заливка напорных трубопроводов и отверстия для отбора проб
    1. Закройте запорный кран в конце напорных линий, снимите трубку манометра и прикрепите к нему шприц объемом 3 мл. Откройте запорный кран и наберите 1-2 мл жидкости в удлинительную линию (примерно 4 см).
    2. Закройте запорный кран, отсоедините шприц и снова подсоедините трубку манометра. Откройте запорный кран, чтобы включить показания давления.
    3. Загрунтуйте отверстие для отбора проб с помощью шприца.
  4. Очистка отверстий впрыска и отбора проб
    1. Разрежьте или порвите безворсовую салфетку на три равных фрагмента. Закрутите угол одного фрагмента, чтобы сформировать наконечник, и вставьте его в порт, чтобы впитать остатки крови.
    2. Второй фрагмент скрутить, смочить его солевым раствором, а влажный кончик вставить в порт. Поверните его вокруг порта, чтобы удалить всю оставшуюся кровь.
    3. Используйте третий фрагмент, чтобы впитать остатки физиологического раствора в порту.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Выполняйте эту процедуру очистки сразу после взятия образца крови или при наличии остатков крови в портах.

5. Пассивация поверхностей, контактирующих с кровью

  1. Заполните контур 1% раствором BSA и используйте VAD для циркуляции в течение не менее 30 минут.
  2. Осмотрите петлю на наличие утечек и при необходимости соберите ее обратно.
  3. Полностью слейте раствор БСА, чтобы избежать гемодилюции.

6. Тестирование на тромбоз

  1. Подготовьте тестовый цикл.
    1. Заполните петлю 150 мл крови.
    2. Обеспылите воздух из контура и заправьте напорные трубопроводы и отверстие для отбора проб, как описано в шагах 4.2-4.4.
    3. Запустите насос на низкой скорости и работайте на нем в течение примерно 5 секунд, чтобы выбить все захваченные пузырьки воздуха внутри насоса, затем остановите насос.
    4. Если в пакете появились пузырьки, повторите шаг 4.2, чтобы снова выполнить удаление воздуха.
    5. Перезапустите насос на низкой скорости, чтобы кровь циркулировала в контуре.
  2. Добавьте гепарин в кровь в петлю.
    1. Переложите 1 мл гепарина натрия (1000 Ед/мл) и 1,5 мл этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА; 0,5 М) из упаковки производителя в отдельные пробирки для удобства работы во время испытания.
    2. Используйте поперечный порт 3-ходового запорного крана для введения веществ в петлю с помощью шприца. Поверните замок Люэра с наружной резьбой на запорном кране так, чтобы отверстие впрыска было направлено вверх, чтобы улавливать пузырьки воздуха в верхней части.
    3. Добейтесь концентрации гепарина 0,5 Ед/мл в петле путем добавления 75 Ед гепарина натрия на 150 мл крови. Отасуньте 75 ЕД гепарина (75 мкл при использовании концентрации 1000 ЕД/мл) в микропипетку и распределите его в шприц объемом 3 мл, одновременно дозируя пипетку и вытягивая поршень шприца. Убедитесь, что вся жидкость не пролита.
    4. Прикрепите шприц к порту для инъекций с помощью замка Люэра так, чтобы порт был направлен вверх, а кончик шприца направлен вертикально вниз. Возьмите поршень шприца, чтобы наполнить его кровью, и смешайте гепарин с кровью, втягивая воздух в шприц. Дайте воздушному пузырю подняться до верхней части шприца. Впрыскивайте смесь в контур, следя за тем, чтобы воздух не попадал внутрь.
    5. Внесите кровь в шприц и выйдите из него 4-5 раз, чтобы убедиться, что гепаринизированная кровь не остается в пространстве в порту. Следите за тем, чтобы воздух не попадал в контур.
  3. Титруйте АКТ крови в петле.
    1. Добейтесь начальной концентрации кальция 5 мМ в петле путем добавления 750 мкл 1 М раствора CaCl2 на 150 мл крови по той же схеме, что и гепарин.
      1. Кровь, подвергшаяся воздействию высоких концентраций кальция, может начать свертываться в шприце. Быстро впрыскивайте жидкость после удаления остатков воздуха. По желанию разведите CaCl2 в шприце с 1 мл TRIS-буферизованного физиологического раствора для снижения риска преждевременной коагуляции.
    2. Дайте введенному CaCl2 циркулировать в петле в течение не менее 2 минут перед взятием образца крови для измерения исходного ACT.
    3. Прикрепите шприц объемом 1 мл к порту для отбора проб. Сберите и слейте 0,5 мл отработанной крови, чтобы удалить стоячую кровь из порта.
    4. Прикрепите новый шприц емкостью 1 мл, возьмите 0,5 мл крови для анализа и измерьте ACT. Очистите порт для забора проб, используя процедуру, описанную в шаге 4.4.
    5. Обратитесь к значениям титрования на шаге 3.2, чтобы получить информацию о целевой концентрации CaCl2 . Постепенно увеличивайте концентрацию кальция до достижения ACT 300 с. Избегайте добавления полного количества CaCl2 за один раз, чтобы предотвратить быстрое свертывание крови.
      ПРИМЕЧАНИЕ: В ходе испытаний, использованных в данном исследовании, начальная концентрация кальция 5 мМ привела к ACT 450 ± 50 с, а конечная концентрация 7-8 мМ дала ACT 300 ± 20 с. Хотя эта реакция может варьироваться, постарайтесь довести ACT до 300 с или ниже к началу теста.
  4. Начните тестирование.
    1. После того, как в контуре будет достигнут ACT в 300 с, начните 1-часовое испытание. Отрегулируйте насос до желаемого расхода и давления, изменяя частоту вращения ротора и регулируя сопротивление с помощью зажима Хоффмана.
    2. Измеряйте ACT каждые 15 минут, следуя шагам 6.3.3-6.3.4.
    3. Если ACT падает ниже 200 с, введите в петлю еще 25 ЕД гепарина натрия.
  5. Завершите тест.
    1. По истечении 1 ч введите ЭДТА в петлю для ингибирования дальнейшей коагуляции, достигая конечной концентрации 5 мМ в крови. (Введите 1,5 мл при использовании 0,5 М раствора ЭДТА.)
    2. Дайте ЭДТА циркулировать и перемешайте в течение 2 минут, затем остановите насос.
  6. Отсоедините и промойте насос.
    1. Зажмите трубку, соединенную с входом и выходом насоса, с помощью гемостатика, расположив хомуты на расстоянии 3-4 см от входных и выпускных штучек.
    2. Осторожно отсоедините трубку, чтобы освободить насос.
    3. Слейте кровь из насоса и слейте петлю в емкость.
    4. Смойте остатки крови из насоса с помощью гравитационной подачи или пипетирования физиологического раствора через входное и выходное отверстия насоса.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Шаги 6.7 и 6.8 выполняются одновременно.
  7. Осмотрите проточную траекторию насоса.
    1. Сделайте снимки входного и выходного отверстия насоса с помощью камеры эндоскопа/бороскопа.
    2. Разберите насос (если применимо). Промойте компоненты в солевой ванне и осмотрите на наличие тромбов с помощью препарирующего эндоскопа или макрообъектива.
    3. Сфотографируйте поверхности, контактирующие с кровью, для документирования.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Последовательный контроль и тщательная документация имеют решающее значение для сравнительных испытаний.
  8. Отфильтруйте использованную кровь.
    1. Отрежьте кусок нейлоновой сетчатой ткани толщиной 100 мкм достаточно большой, чтобы закрыть отверстие контейнера для улавливания.
    2. Расположите сетку над контейнером с помощью небольшой драпировки, чтобы кровь могла эффективно течь через нее. Закрепите края сетки, чтобы она не соскальзывала во время фильтрации.
    3. Пропустите использованную кровь через капроновую сетку. Утилизируйте кровь в соответствии с рекомендациями учреждения по обращению с биологическими отходами.
    4. Осмотрите сетку на наличие захваченных тромбов и задокументируйте результаты.
  9. Подготовьтесь к гистологическому анализу.
    1. Если планируется гистологический анализ, устраните любые тромбы, обнаруженные в растворе формалина, в соответствии с соответствующими процедурами безопасности.
      ВНИМАНИЕ: Всегда используйте вытяжной шкаф при работе с формальдегидом.

7. Порядок уборки

  1. Разберите проточную петлю. Выбросьте пакет для крови из ПВХ и трубку.
  2. Замочите все остальные компоненты, контактирующие с кровью (соединители, запорные краны, люэровские замки и т. д.) в 1% ферментно-активном порошкообразном растворе моющего средства на ночь. Промойте теплой водой из-под крана, а затем деионизированной водой, и высушите на воздухе.
    1. Если сгустки остались, обработайте компоненты ультразвуком в растворе моющего средства. Тщательно промойте и высушите на воздухе.
  3. Очистите насос.
    1. Если насос можно разобрать, замочите и проработайте ультразвуком компоненты, контактирующие с кровью, 1% универсальным раствором очистителя/обезжиривателя, а затем 1% раствором порошкообразного порошка с энзимами.
    2. Если насос не может быть разобран, подключите его к новому проточному контуру, заполненному чистящими растворами, и работайте на высокой скорости не менее 30 минут. При необходимости повторите.
  4. Тщательно промойте насос теплой водой из-под крана, а затем деионионной водой, и высушите на воздухе.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Успешное выполнение этого протокола позволяет идентифицировать локализованные участки отложения тромбоцитов, выявляя проблемные места в проточной части насоса. Последовательное применение этого протокола позволяет постепенно совершенствоваться за счет устранения этих выявленных «горячих точек».

Например, во время разработки PediaFlow PF5 VAD мы столкнулись с проблемами ручной полировки прижимной стороны лопастей статора из-за миниатюрных размеров компонентов. Тесты на тромбоз in vitro...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Первое испытание нового насоса на людях всегда является рискованным предприятием, поскольку доклинические исследования не могут надежно предсказать тромбогенность VADs у людей26. Примечательно, что некоторые VAD, которые продемонстрировали отсутствие тромбоза в испытаниях на животных, позже продемонстрировали значительную тромбогенность при клиническом использовании36. Агрессивный режим тестирования in vitro , специально разработан...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

S.E.O. в настоящее время работает консультантом в Magenta Medical, а ранее был консультантом в Boston Scientific. Никакие другие авторы не могут сообщать о каких-либо соответствующих финансовых доходах или конфликтах интересов.

Благодарности

Эта работа была поддержана грантом Национального института здравоохранения R01HL089456 и Проектом по приобретению медицинских исследований армии США No W81XWH2010387.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Пробирки 14 млFalcon352059Круглое дно полипропиленовые пробирки с защелкивающимся колпачком
1-ходовой запорный кранQosina99759Гнездовой замок Люэра, Наружный Люэр с Spin Lock
3-позиционный запорный кранQosina997712 внутренних замка Люэра, Вращающиеся наружные
кюветы Luer Lock ACT+ для гемохроныWerfen000JACT+45/Box
Универсальный очиститель/обезжиривательSimple Green2710200613005Simple Green Cleaner and Degreaser. Используйте 1% раствор.
Колючие соединителиQosina73311Материал: поликарбонат; ¼ ” x ¼ ” прямой соединитель
Колючие соединители с люэровским замкомQosina73316Материал: поликарбонат; ¼ ” x ¼ ” прямой соединитель с люэровским замком
Бычий сывороточный альбумин (BSA)Thermo Scientific ChemicalsAAJ6465522Или эквивалент
хлорида кальция, CaCl2Thermo Scientific ChemicalsAA89866-30безводный, ≥ Препарирующий эндоскоп 96,0% ACS
(рекомендуется)Olympushttps://www.olympus-lifescience.com/en/technology/museum/micro/1984/Olympus SZH10 (непрерывное увеличение 7x - 70x) или аналогичный
DPBS (без кальция и магния)Gibco14200075фосфатно-солевой буфер Dulbecco, без кальция, без магния, 10X (должен быть разбавлен до 1X перед использованием)
EDTAQuality Biological351-027-721EA0,5 М, pH 7,0&nдаш; 8.0 (Этилендиаминтетрауксусная кислота)
Эндоскоп/бороскоп/отоскоп камера (опционально)Bebirdhttps://bebird.com/products/earsight-pro-ear-wax-removers3– Диаметр щупа 4 мм
: Ферментно-активное порошкообразное моющее средствоAlconox1304-1Alconox Tergazyme. Используйте 1% раствор.
Удлинительная линия, 30"Qosina 36218Длина 30 дюймов,   Удлинительная линия для замка Luer с внутренней резьбой
, 6 дюймовQosina 36212Длина 6 дюймов,   замок Люэра с внутренней резьбой на замок Люэр с внутренней резьбой
, зазубренныйQosina11548Подходит для трубки с внутренним диаметром 1/8 дюйма; материал: поликарбонат;
РасходомерTransonichttps://www.transonic.com/t402-t403-consolesTransonic TS410 модуль
ГемостатFisherbrand13-820-004Фиксирующий гемостат с длиной наконечника не менее 5 см
Гепарин НатрийMcKesson Услугиупаковки 949513концентрация 1000 Ед/мл
Зажим HoffmanHumboldtH8720Зажим с тонкой резьбой
Мешок для внутривенных вливаний (податливый резервуар крови)Qosina51494Материал: ПВХ, 2 трубки с внутренним диаметром 0,258 дюйма. Пакет объемом 100 мл модифицирован с помощью термосварщика
Безмасляные салфеткиKimberly-Clark Professional34120Kimtech Science
Wipers Магнитная мешалкаINTLLABMS-500или аналогичная
Male luer lock, зазубренныйQosina11549Подходит для трубки с внутренним диаметром 1/8 дюйма; материал: поликарбонат;
Манометр (цифровой)Sper Scientific840081SPER-840081 или аналогичный
Нейлоновая фильтрующая сеткаMcMaster-Carr9318T21100-μ м (0.0039") размер отверстия
Овечья кровьЛампайра7209004Донорская цельная кровь, антикоагулянтированная с ACD 14:86, отправлена на ночь
Термосварщик полиэтиленового пакетаUlineH-190Uline H-190 или аналогичный (без резака)
Клей из силиконового каучукаSmooth-On B00IRC1YI0Sil-Poxy или аналогичный
Шприц с люэровским замком, 1 млFisher Scientific14-955-646Ручной шприц Fisherbrand без иглы для исследовательских целей
Шприц с люэровским замком, 3 млFisher Scientific14-955-457Ручной шприц Fisherbrand без иглы для исследовательских целей
Шприц с люэровским замком, 60 млFisher Scientific14-955-461Ручной шприц Fisherbrand без иглы для исследовательских целей
Трансфузионный фильтрHaemonetics Corporation SQ40S/SQ40NSHaemonetics Corporation SQ40S палловый фильтр для переливания крови
TRIS BufferedSalt Thermo Scientific ChemicalsAAJ62938K2TBS 10x (должен быть разбавлен до 1X перед использованием), pH 7,4
ТрубкаTygonADF00017трубка Tygon ND-100-65 (медицинский класс)
Ультразвуковой датчик расходаTransonic https://www.transonic.com/hqxl-flowsensorsВыберите подходящую модель датчика расхода для используемого размера трубки. Накладной датчик ME6PXL подходит для 3/8" Наружные трубки. Датчик калибруется компанией Transonic для исследуемой жидкости (например, кровь при температуре 24C) и класса трубки (например, Tygon ND-100-65)
Ультразвуковой ультразвуковой аппарат (опционально)УльтразвуковаяBranson CPX952238R Branson CPX2800H или аналогичная
система VADPediaFlowPF5Тестируемая система VAD; включает насос и контроллер
Система свертывания кровиWerfenhttps://www.werfen.com/na/en/point-of-care-testing-devices/ACT-machine-hemochron-signature-eliteHemochron Signature Elite или Signature Jr
, ультразвуковая система

Ссылки

  1. Kirklin, J. K., et al. Eighth annual INTERMACS report Special focus on framing the impact of adverse events. J Heart Lung Transplant. 36 (10), 1080-1086 (2017).
  2. Kormos, R. L., et al. The Society of Thoracic Surgeons Intermacs Database Annual Report: Evolving indications, outcomes, and scientific partnerships. Ann Thorac Surg. 107 (2), 341-353 (2019).
  3. Leiderman, K., Fogelson, A. An overview of mathematical modeling of thrombus formation under flow. Thromb Res. 133 (SUPPL. 1), S12-S14 (2014).
  4. Anand, M., Rajagopal, K. A short review of advances in the modelling of blood rheology and clot formation. Fluids. 2 (3), 35(2017).
  5. Belyaev, A. V., Dunster, J. L., Gibbins, J. M., Panteleev, M. A., Volpert, V. Modeling thrombosis in silico: Frontiers, challenges, unresolved problems and milestones. Phys Life Rev. 26- 27, 57-95 (2018).
  6. Manning, K. B., Nicoud, F., Shea, S. M. Mathematical and computational modeling of device-induced thrombosis. Curr Opin Biomed Eng. 20, 100349(2021).
  7. Wu, W. T., Yang, F., Wu, J., Aubry, N., Massoudi, M., Antaki, J. F. High fidelity computational simulation of thrombus formation in Thoratec HeartMate II continuous flow ventricular assist device. Sci Rep. 6 (Decemeber), 1-11 (2016).
  8. Méndez Rojano, R., Lai, A., Zhussupbekov, M., Burgreen, G. W., Cook, K., Antaki, J. F. A fibrin enhanced thrombosis model for medical devices operating at low shear regimes or large surface areas. PLoS Comput Biol. 18 (10), e1010277(2022).
  9. Taylor, J. O., Meyer, R. S., Deutsch, S., Manning, K. B. Development of a computational model for macroscopic predictions of device-induced thrombosis. Biomech Model Mechanobiol. 15 (6), 1713-1731 (2016).
  10. Strong, A. B., Stubley, G. D., Chang, G., Absolom, D. R. Theoretical and experimental analysis of cellular adhesion to polymer surfaces. J Biomed Mater Res. 21 (8), 1039-1055 (1987).
  11. Sorensen, E. N., Burgreen, G. W., Wagner, W. R., Antaki, J. F. Computational simulation of platelet deposition and activation: I. Model development and properties. Ann Biomed Eng. 27 (4), 436-448 (1999).
  12. Wu, W. -T., Jamiolkowski, M. A., Wagner, W. R., Aubry, N., Massoudi, M., Antaki, J. F. Multi-constituent simulation of thrombus deposition. Sci Rep. 7 (1), 42720(2017).
  13. Yamane, T. How Do We Select Materials. Mechanism of Artificial Heart. , Springer. Tokyo. (2016).
  14. Sin, D., Kei, H., Miao, X. Surface coatings for ventricular assist devices. Expert Rev Med Devices. 6 (1), 51-60 (2009).
  15. Zhang, M., Tansley, G. D., Dargusch, M. S., Fraser, J. F., Pauls, J. P. Surface coatings for rotary ventricular assist devices: A systematic review. ASAIO J. 68 (5), 623-632 (2022).
  16. Linneweber, J., Dohmen, P. M., Kerzscher, U., Affeld, K., Nosé, Y., Konertz, W. The effect of surface roughness on activation of the coagulation system and platelet adhesion in rotary blood pumps. Artif Organs. 31 (5), 345-351 (2007).
  17. Jayaraman, A., Kang, J., Antaki, J. F., Kirby, B. J. The roles of sub-micron and microscale roughness on shear-driven thrombosis on titanium alloy surfaces. Artif Organs. 47 (3), 490-501 (2023).
  18. Jamiolkowski, M. A., Pedersen, D. D., Wu, W., Antaki, J. F., Wagner, W. R. Visualization and analysis of biomaterial-centered thrombus formation within a defined crevice under flow. Biomaterials. 96, 72-83 (2016).
  19. Zhussupbekov, M., Wu, W. -T., Jamiolkowski, M. A., Massoudi, M., Antaki, J. F. Influence of shear rate and surface chemistry on thrombus formation in micro-crevice. J Biomech. 121, 110397(2021).
  20. ASTM F1841-19: Standard practice for assessment of hemolysis in continuous flow blood pumps. , ASTM International. At https://www.astm.org/f1841-19.html (2019).
  21. Sarode, D. N., Roy, S. In vitro models for thrombogenicity testing of blood-recirculating medical devices. Expert Rev Med Devices. 16 (7), 603-616 (2019).
  22. Swier, P., Bos, W. J., Mohammad, S. F., Olsen, D. B., Kolff, W. J. An in vitro test model to study the performance and thrombogenecity of cardiovascular devices. ASAIO Trans. 35 (3), 683-686 (1989).
  23. Schima, H., et al. In vitro investigation of thrombogenesis in rotary blood pumps. Artif Organs. 17 (7), 605-608 (1993).
  24. Tayama, E., et al. In vitro thrombogenic evaluation of centrifugal pumps. Artif organs. 21 (5), 418-420 (1997).
  25. Paul, R., et al. In vitro thrombogenicity testing of artificial organs. Int J Artif Organs. 21 (9), 548-552 (1998).
  26. Jamiolkowski, M. A., Snyder, T. A., Perkins, I. L., Malinauskas, R. A., Lu, Q. Preclinical device thrombogenicity assessments: Key messages from the 2018 FDA, industry, and academia forum. ASAIO J. 67 (2), 214-219 (2021).
  27. Maruyama, O., Tomari, Y., Suciyama, D., Nishida, M., Tsutsui, T., Yamane, T. Simple in vitro testing method for antithrombogenic evaluation of centrifugal blood pumps. ASAIO J. 55 (4), 314-322 (2009).
  28. Olia, S. E., et al. Preclinical performance of a pediatric mechanical circulatory support device: The PediaFlow ventricular assist device. J Thorac Cardiovasc Surg. 156 (4), 1643-1651.e7 (2018).
  29. Borovetz, H. S., Olia, S. E., Antaki, J. F. Toward the Development of the PediaFlowTM Pediatric Ventricular Assist Device: Past, Present, Future. Appl Eng Sci. 11, 100113(2022).
  30. Herbertson, L. H., et al. Multilaboratory study of flow-induced hemolysis using the FDA benchmark nozzle model. Artif Organs. 39 (3), 237-248 (2015).
  31. Olia, S. E., Herbertson, L. H., Malinauskas, R. A., Kameneva, M. V. A reusable, compliant, small volume blood reservoir for in vitro hemolysis testing. Artif Organs. 41 (2), 175-178 (2017).
  32. Doherty, T. M., Shavelle, R. M., French, W. J. Reproducibility and variability of activated clotting time measurements in the cardiac catheterization laboratory. Catheter Cardiovasc Interv. 65 (3), 330-337 (2005).
  33. Chia, S., Van Cott, E. M., Raffel, C. O., Jang, I. -K. Comparison of activated clotting times obtained using Hemochron and Medtronic analysers in patients receiving anti-thrombin therapy during cardiac catheterisation. Thromb Haemost. 101 (03), 535-540 (2009).
  34. Li, H., Serrick, C., Rao, V., Yip, P. M. A comparative analysis of four activated clotting time measurement devices in cardiac surgery with cardiopulmonary bypass. Perfusion. 36 (6), 610-619 (2021).
  35. Hastings, S. M., Ku, D. N., Wagoner, S., Maher, K. O., Deshpande, S. Sources of circuit thrombosis in pediatric extracorporeal membrane oxygenation. ASAIO J. 63 (1), 86-92 (2017).
  36. Starling, R. C., et al. Unexpected abrupt increase in left ventricular assist device thrombosis. N Engl J Med. 370 (1), 33-40 (2014).
  37. Hastings, S. M., Deshpande, S. R., Wagoner, S., Maher, K., Ku, D. N. Thrombosis in centrifugal pumps: Location and composition in clinical and in vitro circuits. Int J Artif Organs. 39 (4), 200-204 (2016).
  38. Patel, M., Jamiolkowski, M. A., Vejendla, A., Bentley, V., Malinauskas, R. A., Lu, Q. Effect of temperature on thrombogenicity testing of biomaterials in an in vitro dynamic flow loop system. ASAIO J. 69 (6), 576-582 (2023).
  39. ASTM F2888-19: Standard practice for platelet leukocyte count-An in-vitro measure for hemocompatibility assessment of cardiovascular materials. , ASTM International. Available from: https://www.astm.org/f2888-19.html (2019).
  40. Patel, M., Serna, C., Parrish, A., Gupta, A., Jamiolkowski, M., Lu, Q. Alternative anticoagulant strategy to improve the test sensitivity of ASTM F2888-19 standard for platelet and leukocyte count assay. J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 112 (12), e35514(2024).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Теги

В пробирке Тест на тромбоз для вспомогательных желудочковых устройств
Свяжитесь с нами
Рекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

Авторские права © 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.