Нормотермическая перфузионная система с открытым исходным кодом, разработанная для ученых-исследователей

Микроокружение опухоли человека представляет собой живой, развивающийся комплекс, который реагирует на лекарственные возмущения способами, которые трудно предсказать на клеточном уровне. Наша цель состояла в том, чтобы поддерживать микроокружение опухоли человека ex vivo в условиях, близких к физиологическим, для детальных опросов. Представленная здесь машина решает проблему нехватки доступных систем нормотермического изобилия для исследовательских приложений, что позволяет проводить итеративные исследования для большого числа желаемых экспериментальных конечных точек.

Наша лаборатория продолжит работу над дальнейшим масштабированием аппарата для полного аутологичного изобилия, что позволит использовать систему для исследований иммуноонкологии и клеточной терапии. Для начала поместите воронку барабана с правой стороны рабочего места так, чтобы носик выходил за передний край стола. Поместите круглую пену с эффектом памяти по размеру основания барабана, а диафрагму расположите под пенопластом.

Оставьте четырехдюймовый зазор возле носика для оттока. Затем положите два одеяла для нагрева воды поверх поролоновой вставки соединительной трубкой в верхний левый угол и вставьте в каждую трубку 3/16-дюймовую наружную заусеницу Луэра. Возьмите сложенную, стерильную, более теплую простыню.

Отрежьте два миллиметра от угла сгиба, чтобы создать отверстие для оттока, и поместите его на барабан. Затем приобретите напечатанный на 3D-принтере выходной разъем и вставьте магнит в его паз. Поместите этот узел под драпировку через выпускной носик и совместите вырезанное отверстие с отверстием в соединителе и магните.

Поднимите лишнюю драпировку, чтобы закрыть воронку барабана, и закрепите ее с помощью резинок или резинок. Сложите излишки драпировки сверху, чтобы создать стерильный барьер. Теперь поместите вторую водяную рубашку поверх полностью сложенной драпировки.

Затем возьмите 30-дюймовый кусок трубки диаметром 1/4 дюйма и подсоедините проксимальный конец к выпускному отверстию у основания воронки барабана и уперитесь в держатель резервуара, который будет подключен позже. Теперь поместите насосы на мобильную тележку, расположенную рядом с левой стороной рабочего места. Расположите стенд в двух зажимах непосредственно за насосами, чтобы зажимы были приподняты на шесть дюймов над насосами.

Далее приобретите две головки насоса и закрепите каждую в одном из насосов. Поместите два оксигенатора в зажимы на подставке в горизонтальной ориентации. Затем подсоедините артериальную и венозную трубку для притока газа 1/8 дюйма к верхнему правому нижнему разъему соответствующего оксигенатора.

Теперь снимите все трубки из набора для гемодиализа, за исключением трубопроводов, ведущих непосредственно в фильтр. Поместите один большой роликовый насос непосредственно справа от фильтра для гемодиализа для притока крови. Затем поместите два меньших перистальтических насоса справа от роликового насоса для притока и оттока диализата.

Возьмите две перистальтические трубки диаметром 1/8 дюйма и вставьте их в белый зажим насоса. Прикрепите заусеницу Люэра с внутренней резьбой 1/8 дюйма к обоим концам каждой трубки. Чтобы подсоединить диализатный мешок к входу фильтра, прикрепите трубку диаметром 1/8 дюйма к соединителю Люэра на мешке.

Прикрепите наружную вилку Люэра 1/8 дюйма к концу трубки и подсоедините ее к трубке входного перистальтического насоса. Подключите входной и выходной контуры к соответствующим портам фильтра гемодиализа. Поместите резервуар внутрь держателя резервуара с внешней маркировкой измерений и желтым разъемом с крышкой, обращенным наружу.

Затем отрежьте 36-дюймовый кусок трубки 5/16 дюйма. Прикрепите Y-образный соединитель к дистальному концу этой трубки и подсоедините проксимальный конец к выпускному патрубку на дне резервуара. Отрежьте два 4-дюймовых куска трубки 5/16 дюйма и прикрепите каждый к концу Y-образного соединителя.

Подсоедините другие концы этих трубок к горизонтальным зубцам головок насоса. Затем отрежьте два 4-дюймовых куска трубки диаметром 1/4 дюйма и соедините по одному с каждым вертикальным заусенцем на головках насоса. Присоедините другой конец к левому нижнему контакту каждого оксигенатора.

Теперь возьмите 30-дюймовый сегмент 5/16-дюймовой трубки. Разрежьте трубку пополам и поместите Y-образный соединитель 5/16 дюйма на дистальный отрезанный конец. Приложите проксимальный конец к заусенцу оттока венозного оксигенатора.

Снова присоедините другую половину к верхнему заусенцу Y-образного соединителя. Для бокового контура отбора проб отрежьте 2-дюймовый кусок трубки диаметром 1/4 дюйма. И с помощью игловодителя растянуть проксимальный конец.

Прикрепите эту эластичную трубку к оставшейся заусенице Y-образного соединителя 5/16 дюйма. После подключения кюветного шунтирующего датчика подсоедините горизонтальную часть Т-образного разъема с трубкой диаметром 1/8 дюйма, оснащенной вилкой Luer. Прикрепите клаву для отбора проб к перпендикулярной поверхности Т-образного разъема.

Наконец, подсоедините Луэра с наружной резьбой 1/8 дюйма к другой горизонтальной стороне Т-образного разъема. Затем отрежьте трубку длиной 12 дюймов и подсоедините проксимальный конец к клаве для отбора проб. Прикрепите наружный луэр 1/8 дюйма к дистальному концу и подключите его ко второму Т-образному разъему с внутренней резьбой.

К одной стороне этого Т-образного разъема прикрепите 1/4-дюймовый наружный луэр и используйте двухдюймовый кусок трубки 1/4 дюйма, чтобы соединить его с заусенцем притока резервуара. На дистальном конце трубки 5/16 дюйма прикрепите еще один Y-образный разъем 5/16 дюйма. Возьмите примерно 55-дюймовую трубку диаметром 1/4 дюйма и подсоедините ее к верхней бородке Y-образного соединителя.

Для контура крови для гемодиализа прикрепите 1/4-дюймовый Луэр к дистальному концу трубки диаметром 1/4 дюйма. Проденьте эту трубку через большой роликовый насос и подсоедините ее к порту притока крови в верхней части фильтра для гемодиализа, обозначенному красной трубкой. Затем возьмите 24-дюймовый кусок трубки 1/4 дюйма и прикрепите мужской луэр к проксимальному концу.

Подсоедините эту трубку к отверстию для оттока крови с синей подкладкой фильтра для гемодиализа. Затем прикрепите дистальный конец к входному заусенцу резервуара. Возьмите 36-дюймовый кусок трубки 1/4 дюйма и растяните его, чтобы он надежно прилегал к заусенцу Y-образного соединителя 5/16 дюйма.

Далее приобретите три четырехходовых запорных крана и соедините их в линейной последовательности. Прикрепите этот узел к перпендикулярному порту Т-образного гнездового разъема. Вставьте этот компонент на расстоянии 12 дюймов от левой стороны трубки диаметром 1/4 дюйма.

Затем прикрепите внешние датчики расхода к трубке диаметром 1/4 дюйма сразу после места инфузии препарата. Сделайте надрез на два дюйма дистальнее датчиков потока и вставьте датчики давления с зазубренными концами в трубку диаметром 1/4 дюйма. Поместите дистальную часть трубки в центр воронки барабана.

Затем отрежьте трубку длиной 30 дюймов длиной 5/16 дюйма и соедините ее проксимальный конец с правым выпускным заусенцем артериального оксигенатора. Разрежьте эту трубку посередине и вставьте Y-образный соединитель 5/16 дюйма. Затем отрежьте 36-дюймовый сегмент трубки 1/4 дюйма и подсоедините его к заусенцу 5/16-дюймового Y-образного соединителя.

Снова подсоедините внешний датчик расхода. Сделайте разрез на два дюйма ниже по потоку и подсоедините датчики давления к концу трубки, расположенному в центре воронки барабана для артериального притока. Затем отрежьте 30-дюймовый кусок трубки диаметром 1/4 дюйма и прикрепите 1/4-дюймовый самец Луэра к проксимальному концу для возможного подключения к выходу нижней полой вены образца.

Отрежьте эту трубку в 6 дюймах от резервуара и прикрепите 1/4-дюймовую наружную трубку Луэра к обоим концам. Вставьте Т-образный разъем с внутренней резьбой и клавой для отбора проб на перпендикулярный порт. Вводите перфузат в контур по описанному ранее методу.

Согрейте и соедините образец и начните перфузию. В первые 24 часа перфузии печени свиньи кровоток в печеночной артерии и воротной вене составлял в среднем 107 и 501 миллилитров в минуту соответственно, при стабильном давлении притока 80 и 7,1 миллиметров ртутного столба. Артериальное, портальное и венозное насыщение кислородом в печени свиней в среднем составило 95%, 85% и 74%, при этом pH оставался около 7,2.

Уровень глюкозы неуклонно снижался. Гематокрит и гемоглобин оставались стабильными, а калий немного снизился. Печень свиней продуцировала 41 миллилитр желчи и показала умеренное повышение лактата при перфузии человека.

Артериальные и венозные притоки в артериальных, воротных и печеночных венах составляли в среднем 113 и 317 миллилитров в минуту, а сатурация кислорода достигала 98%, 92% и 86%. Печень человека поддерживала физиологический рН, стабильный гематокрит и гемоглобин, а также демонстрировала снижение уровня глюкозы и увеличение лактата при выработке желчи в среднем 1,4 миллилитра в час. Гистология подтвердила жизнеспособную паренхиму печени и морфологию опухоли после перфузии.

Мобильная установка позволила проводить компьютерную томографию перфузированной печени, обеспечивая рентгенологическое качество, сравнимое со сканированием in vivo. Система также поддерживала перфузию почек и поджелудочной железы с сохранением клубочков и островков Лангерганса.