Модель свиньи ex vivo для гидродинамического тестирования экспериментальных процедур аортального клапана и новых медицинских устройств
25 августа 2023 г.
Представлен способ монтажа аортального клапана свиньи на дубликаторе импульсов для проверки его гидродинамических свойств. Этот метод может быть использован для определения изменения гидродинамики после применения экспериментальной процедуры или нового медицинского устройства перед использованием на модели крупного животного.
Существуют ограниченные возможности для тестирования новых кардиологических процедур и исследовательских медицинских устройств перед использованием на модели крупного животного. Наш протокол дает возможность точно настроить такие процедуры и устройства в биологически и анатомически значимом контексте до начала исследований на крупных животных. Другие методы монтажа аортального клапана на дубликаторе импульсов требуют введения или фиксации жесткой конструкции к кольцевому пространству аортального клапана, что искажает гидродинамические свойства клапана.
Наш протокол предлагает инновационный способ канюляции LVOT таким образом, чтобы все измеренные гидродинамические свойства были действительными. Этот метод предназначен для оценки жизнеспособности материалов для замены створок для использования в качестве ремонтного пластыря клапана или протеза. Это ключевой инструмент для наших будущих исследований, в которых мы разрабатываем биомиметические полимерные материалы для использования в качестве долговечных заменителей клапанов с нативными тканями, такими как механические и гидродинамические свойства.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данном исследовании представлен новый метод установки свиного аортального клапана в пульсирующий дубликатор, позволяющий оценить его гидродинамические свойства. Эта методика позволяет анализировать изменения гидродинамики после проведения экспериментальных процедур или применения новых медицинских изделий перед тестированием на крупных животных.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Сердечно-сосудистые исследования
- Тестирование медицинских изделий
- Гидродинамика
Теоретические сведения
- Существуют ограниченные возможности тестирования процедур на сердце перед переходом к моделям на крупных животных.
- Современные методы могут искажать гидродинамические свойства клапана.
- Для точной оценки необходимы инновационные методы канюлирования.
- Исследования сосредоточены на разработке биомиметических материалов для заменителей клапанов.
Цель исследования
- Обеспечить надежный метод исследования гидродинамики аортального клапана.
- Оценить пригодность материалов для пластики клапана или протезирования.
- Усовершенствовать медицинские изделия в соответствующем биологическом контексте.
Используемые методы
- Установка свиного аортального клапана в пульс-дупликатор.
- Оценка гидродинамических свойств без деформации клапана.
- Оценка материалов для замены створок при пластике клапана.
- Использование биомиметических полимерных материалов в исследованиях.
Основные результаты
- Метод сохраняет гидродинамические свойства аортального клапана.
- Он позволяет точно измерить гидродинамические изменения.
- Способствует разработке долговечных заменителей клапана.
- Создает основу для будущих исследований на крупных животных.
Выводы
- Предлагаемый метод является ключевым инструментом для кардиологических исследований.
- Он позволяет усовершенствовать тестирование новых медицинских устройств и процедур.
- Данный подход может привести к улучшению результатов при восстановлении и протезировании клапанов.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Доклиническая разработка сердечных устройств и процедур сталкивается с критическим разрывом между лабораторным проектированием и валидацией на крупных животных, что часто ограничивает прогностическую точность и повышает биологический риск. Данная платформа для гидродинамического тестирования свиных клапанов ex vivo позволяет проводить строгую количественную оценку воздействия устройств и процедур в биологически релевантной системе перед началом исследований на животных. Этот подход способствует механистическому снижению рисков и сортировке портфеля перспективных разработок для новых методов вмешательства на аортальном клапане и потенциальных биоматериалов.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишени
- Обеспечивает функциональную валидацию новых материалов для пластики клапана и концепций устройств в анатомически релевантном контексте.
- Поддерживает механическое снижение рисков путем количественной оценки гидродинамических показателей до и после вмешательства.
- Облегчает сравнительную оценку перспективных материалов или методов относительно контрольных показателей нативного клапана.
Скрининг и разработка анализа
- Обеспечивает стандартизированную, воспроизводимую платформу для разработки гидродинамических тестов и скрининга устройств.
- Позволяет получать количественные показатели, такие как фракция регургитации и метрики потока, для объективного сравнения.
- Обеспечивает итеративную оптимизацию прототипов устройств и процедурных рабочих процессов перед проведением исследований in vivo.
Трансляционные и доклинические исследования
- Позволяет согласовать доклиническую оценку устройств и биоматериалов с анатомическими и физиологическими параметрами, соответствующими данной патологии.
- Обеспечивает преемственность процесса: от выбора материала на этапе разработки до доклинического подтверждения функциональных характеристик.
- Снижает риск неудач на поздних этапах за счет выявления субоптимальных кандидатов до начала испытаний на животных.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Этот метод гидродинамического тестирования ex vivo служит связующим звеном между этапом ранних открытий и доклинической валидацией, обеспечивая критически важный этап рабочего процесса между лабораторной разработкой и исследованиями на крупных животных.
- Открытия в биологии: количественная оценка влияния экспериментальных процедур или материалов на функцию клапана для поддержки проверки гипотез при валидации мишеней.
- Скрининг: получение воспроизводимых количественных гидродинамических данных для обоснования выбора и отбора кандидатов.
- Аналитика: возможность статистического сравнения показателей работы клапана до и после вмешательства с использованием стандартизированных метрик.
- Трансляционные исследования: обеспечение соответствия кандидатов из устройств и материалов физиологическим порогам эффективности перед переходом к моделям на животных.
- Корпоративное повторное использование: создание универсальной платформы для непрерывного внедрения инноваций в области устройств, биоматериалов и процедур в рамках портфелей исследований и разработок в сердечно-сосудистой области.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает прогностическую достоверность и снижает механистическую неоднозначность при оценке устройств и биоматериалов.
- Операционная ценность: стандартизирует доклинические испытания, улучшая воспроизводимость и масштабируемость в рамках проектов.
- Стратегическая ценность: позволяет принимать решения о целесообразности дальнейшей разработки (go/no-go) на более ранних этапах, оптимизируя распределение ресурсов и снижая процент отсева на поздних стадиях.
- Влияние на портфель: способствует приоритизации с учетом рисков и продвижению наиболее перспективных кандидатов.
Особенности реализации
- Требуется опыт работы в области анатомии сердца, хирургического препарирования и гидродинамических измерений.
- Необходим доступ к оборудованию для имитации пульсации (пульс-дупликатору) и аналитической инфраструктуре для количественного сбора данных.
- Требуется межкомандная стандартизация протоколов подготовки образцов и анализа данных.
- Может потребоваться адаптация метода для различных типов клапанов или классов устройств.
- Критически важно использовать свежие ткани, так как фиксация изменяет гидродинамические свойства и может привести к искажению результатов.
