Hastaya Özgü 3D Baskılı Akciğer Modelleri Kullanılarak Bölgesel Pulmoner Birikimin Değerlendirilmesi

Bu protokol, bölgesel birikimin klinik öncesi tahminlerini mümkün kılarak yeni hedefe yönelik pulmoner terapötiklerin geliştirilmesini sağlama potansiyeline sahiptir. Bu teknik, potansiyel tedavilerin etkinliği ile ilgili kişiselleştirilmiş öngörücü sonuçların hızlı bir şekilde üretilmesi için hastanın BT taramalarından 3D olarak basılan anatomik olarak doğru akciğer modellerini içerir. Bu teknik, akciğer kanseri veya KOAH gibi bölgesel alan tıkanıklıkları ile karakterize hastalıklar için hedef dışı etkileri en aza indiren hedefe yönelik tedaviler geliştirmek için kullanılabilir.

Deneysel bileşenleri yazdırdıktan ve üreticinin talimatlarına göre son işlemi tamamladıktan sonra, yumuşak reçineye basılmış parçaları en az %99 saflıkta izopropil alkol ile dikkatlice yıkayın ve fazla kürlenmemiş reçineyi çıkarın, ardından parçaları bir konveksiyonlu fırında sekiz saat boyunca termal kürlemeden önce üreticinin spesifikasyonlarına göre. Ardından, fazla kürlenmemiş reçineyi çıkarmak için sert reçineye basılmış parçaları alkolle yıkayın ve parçaları bir UV fırınında her iki tarafta bir dakika kürleyin. Lob çıkış kapağı montajı için, esnek kapağı oval tabanın diğer ucuna dikkatlice germeden önce oval dikenli boru bağlantı tabanının bir ucunu kapağa yerleştirin, ince tabanı çatlatmamaya özellikle dikkat edin ve nozul kapak tabanındaki açıklıktan dışarı çıkacak şekilde.

Ardından, 10 mikrolitrelik filtre kağıdını çıkış alanından biraz daha büyük bir boyutta kesin ve filtre kağıdını bir elinizle yerinde tutarak lob çıkışının üzerine katlayın. Ardından, dikenli boru bağlantısı olan kapağı prizin üzerine germek için diğer elinizle cımbız kullanın ve çentik, lob çıkışındaki ilgili çentikle eşleşene kadar kapağı aşağı doğru bastırın. Her deney çalışmasından önce, dikenli boru bağlantısına çok fazla yanal basınç uygulamamaya dikkat ederek her bir akciğer model lob çıkışını ilgili akış ölçerin ve valfin borusuna bağlayın.

Akciğer modeline giden toplam hava akış hızını ölçmek için elektronik akış ölçeri akciğer modeli ağız girişine takın ve akış kontrol cihazını ve vakum pompasını açın. Akış kontrol cihazında, test kurulum ayarını seçin ve elektronik akış ölçer istenen toplam akış hızını gösterene kadar akış hızını yavaşça artırın. Sağ üst, sağ orta, sağ alt, sol üst ve sol alt akciğer loblarından akış hızını ayarlamak için valfleri kullanın.

Akış ölçerlerde gösterilen yük akış hızları istenen değerde sabit kaldığında, sistemde sızıntı olmadığını doğrulamak için elektronik akış ölçerde genel akış hızını tekrar kontrol edin. Ardından, vakum pompasını açık bırakarak akış kontrol cihazındaki test kurulumundan çıkın. Akciğer modeline aerosol iletimi için, bir nebulizatörü istenen floresan parçacıklarından oluşan bir çözelti ile doldurun ve nebulizatörü akciğer modeli girişine bağlayın.

Hedefleme cihazının etkinliğini ölçmek için, cihazı akciğer modeline yerleştirin ve nebulizatörü cihaza bağlayın. Sıkıştırılmış hava yolunu nebulizatöre bağlayın. Akış kontrol cihazını on saniyelik bir deneme için çalışacak şekilde ayarlayın ve nebulizatör içinde bir aerosol oluşturmaya başlamak için basınçlı hava valfini hafifçe açın.

Akış kontrol cihazında başlat düğmesine basın ve hemen basınçlı hava valfini tamamen açın. Akış kontrolörü yaklaşık dokuz saniyeye ulaştığında, basınçlı hava valfini kapatmaya başlayın ve çeker ocak kanadını mümkün olduğunca kapatın. Valf tamamen kapandıktan sonra, nebulizatörü basınçlı hava yolundan ayırın.

Çeker ocak kanadını tamamen kapatın, vakum pompasını kapatın ve çeker ocaktaki aerosollerin temizlenmesini sağlayın. Yaklaşık 10 dakika sonra, dikenli boru bağlantılarını kırmamaya dikkat ederek akciğer modelini boru sisteminden ayırın ve kapakları çıkışlardan çıkarmak için her lob çıkış kapağının kenarının altına bir cımbız çalıştırın. Daha sonra filtre kağıdını her bir kapaktan 24 oyuklu bir plaka partikül biriktirme tarafı aşağı bakacak şekilde ayrı kuyucuklara aktarın.

Filtre kağıdının tamamı toplandığında, plakayı bir dijital floresan mikroskobu tablasına yerleştirin ve mikroskobu 4X büyütmeye ve uygun floresan kanalına ayarlayın. Ardından, her lobdan rastgele konumlarda filtre kağıdının en az üç görüntüsünü alın ve görüntüleri TIF dosyaları olarak kaydedin. Sağlıklı bir akciğerde dakikada bir litre toplama koşulları altında, KOAH'tan etkilenerek sona erdiğinde, deneysel olarak belirlenen birikim profili, kurulumun akciğer loblarının her birine hava akışının dağılımını doğru bir şekilde taklit ettiğini gösteren klinik verilerden istatistiksel olarak farklı değildir.

Hedeflenmemiş partikül biriktirme profili ile karşılaştırıldığında, modifiye edilmiş bir endotrakeal tüpün kullanılması, sol alt lob iletiminde yaklaşık dört kat artışa neden olur. Verilen partiküllerin %96'sından fazlasını sol akciğere yönlendirmenin yanı sıra. Sağ alt lobu hedeflemek için serbest bırakma konumu ayarını değiştiren bu cihaz, sağ loba partikül iletiminin iki katından fazlasını üretir ve verilen partiküllerin %94'ünü sağ akciğere yönlendirir.

Hedeflenmemiş partikül biriktirme profili ile karşılaştırıldığında, konsantrik silindir cihazı, verilen partiküllerin %87'sinden fazlasını sol akciğere yönlendirmenin yanı sıra sol üst lob iletiminde yaklaşık üç kat artışa neden olur. Hedefleme verimliliği, hedef lob filtresinin görüntüleri diğer çıkış filtreleriyle karşılaştırılarak kalitatif olarak da gözlemlenebilir. Gösterildiği gibi, en etkili hedefleme yöntemi, amaçlanan ilgili lobda yüksek bir partikül birikimi ve kalan lob çıkışlarında düşük bir birikim sağlayacaktır.

Sızıntılar biriktirme sonuçlarını etkileyeceğinden, sistem içindeki sızıntıları önlemek için bileşenlerin doğru şekilde bağlandığından emin olmak önemlidir. Bu protokol, araştırmacıların klinik çalışmalardan önce akciğerin belirli bölgelerini hedeflemek için potansiyel ilaç dağıtım cihazlarını test etmelerine izin vererek, insan hastalarda ilaç geliştirme ve etkinlik artırma ile ilişkili maliyeti azaltır.