यहां, हम शारीरिक प्रवाह के तहत निर्मित, वास्तविक आकार, त्रि-आयामी मानव धमनी मॉडल में एंडोथेलियल कोशिकाओं के लिए दवा वाहकों के लक्षित जमाव का अध्ययन और मानचित्रण करने के लिए एक नया प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं। प्रस्तुत विधि संवहनी प्रणाली के भीतर दवा वाहकों को लक्षित करने के लिए एक नए मंच के रूप में काम कर सकती है।
मानव धमनियों के त्रि-आयामी (3 डी) मॉडल का उपयोग, जो सही आयामों और शरीर रचना विज्ञान के साथ डिजाइन किए गए हैं, हृदय प्रणाली में विभिन्न महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के उचित मॉडलिंग को सक्षम बनाता है। हाल ही में, यद्यपि मानव धमनियों के ऐसे 3 डी मॉडलों का उपयोग करके कई जैविक अध्ययन किए गए हैं, लेकिन उन्हें संवहनी लक्ष्यीकरण का अध्ययन करने के लिए लागू नहीं किया गया है। यह पेपर 3 डी प्रिंटिंग तकनीक का उपयोग करके वास्तविक आकार, पुनर्निर्मित मानव धमनी मॉडल बनाने के लिए एक नई विधि प्रस्तुत करता है, उन्हें मानव एंडोथेलियल कोशिकाओं (ईसीएस) के साथ लाइन करता है, और शारीरिक प्रवाह के तहत कण को लक्षित करता है। इन मॉडलों को कम लागत वाले घटकों का उपयोग करके मानव शरीर में रक्त वाहिकाओं के शारीरिक आकार और स्थितियों को दोहराने का लाभ होता है। यह तकनीक हृदय प्रणाली में दवा लक्ष्यीकरण का अध्ययन और समझने के लिए एक नए मंच के रूप में काम कर सकती है और नए इंजेक्शन नैनोमेडिसिनों के डिजाइन में सुधार कर सकती है। इसके अलावा, प्रस्तुत दृष्टिकोण रोगी-विशिष्ट प्रवाह और शारीरिक स्थितियों के तहत हृदय रोगों के लिए विभिन्न एजेंटों के लक्षित वितरण के अध्ययन के लिए महत्वपूर्ण उपकरण प्रदान कर सकता है।
हाल ही में मानव धमनियों के 3डी मॉडल1, 2 , 3 ,4,5का उपयोग करते हुए कई दृष्टिकोण लागू किए गए हैं । ये मॉडल मानव शरीर में विभिन्न धमनियों के शारीरिक शरीर रचना विज्ञान और पर्यावरण को विट्रो मेंदोहराते हैं । हालांकि इनका इस्तेमाल मुख्य रूप से सेल बायोलॉजी स्टडीज में किया गया है। एंडोथेलियम के कणों के संवहनी लक्ष्यीकरण पर वर्तमान अध्ययनों में सिलिको कंप्यूटेशनल सिमुलेशन6,7,8, इन विट्रो माइक्रोफ्लुइडिक मॉडल 9 ,10,11और वीवो पशु मॉडल12में शामिल हैं। उनके द्वारा प्रदान की गई अंतर्दृष्टि के बावजूद, ये प्रायोगिक मॉडल मानव धमनियों में होने वाली लक्ष्यीकरण प्रक्रिया को सटीक रूप से अनुकरण करने में विफल रहे हैं, जिसमें रक्त प्रवाह और हीमोडायनामिक्स प्रमुख कारकों का गठन करते हैं। उदाहरण के लिए, कैरोटिड धमनी विभाजन में एथेरोस्क्लेरोटिक क्षेत्रों को लक्षित करने वाले कणों का अध्ययन, जो उनके जटिल रिसर्चर प्रवाह पैटर्न और दीवार कतरनी तनाव ढाल के लिए जाना जाता है,एंडोथेलियम13, 14,15,16तक पहुंचने से पहले कणों द्वारा ली गई यात्रा को प्रभावित कर सकता है। इसलिए, इन अध्ययनों को ऐसी परिस्थितियों में किया जाना चाहिए जो शारीरिक वातावरण, यानीआकार, आयाम, शरीर रचना और प्रवाह प्रोफ़ाइल को दोहराते हैं।
हाल ही में, इस शोध समूह ने17के कणों के बयान और लक्ष्यीकरण का अध्ययन करने के लिए 3डी-खंगाला मानव धमनी मॉडल गढ़े। मॉडल मानव रक्त वाहिकाओं की ज्यामितीय 3 डी प्रतिकृतियों पर आधारित थे, जिन्हें तब मानव ईसीएस के साथ सुसंस्कृत किया गया था जो बाद में उनकी आंतरिक दीवारों को रेखांकित करते थे। इसके अलावा, जब एक पर्फ्यूजन प्रणाली के अधीन होता है जो शारीरिक प्रवाह पैदा करता है, तो मॉडल ने शारीरिक स्थितियों को सटीक रूप से दोहराया। पर्फ्यूजन सिस्टम को बंद और ओपन-सर्किट कॉन्फ़िगरेशन(चित्रा 1)दोनों में एक परिष्टक पंप का उपयोग करके निरंतर प्रवाह दर पर तरल पदार्थ को दूर करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। सिस्टम का उपयोग कण जमाव को मैप करने और कैरोटिड मॉडल के अंदर वरीयता प्राप्त कोशिकाओं को लक्षित करने के लिए एक क्लोज-सर्किट के रूप में किया जा सकता है। इसके अलावा, प्रयोगों के अंत में गैर-अनुयायी कणों को धोने और सिस्टम को साफ करने और बनाए रखने के लिए इसे एक खुले सर्किट के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। यह पेपर मानव कैरोटिड विभाजन के 3 डी मॉडल के निर्माण, परफ्यूजन सिस्टम के डिजाइन और मॉडल के अंदर लक्षित कणों के जमाव की मैपिंग के लिए प्रोटोकॉल प्रस्तुत करता है।
कणों के संवहनी लक्ष्यीकरण का अध्ययन करने के लिए वर्तमान दृष्टिकोण मानव शरीर में मौजूद शारीरिक स्थितियों को दोहराने में कम हो जाते हैं। यहां प्रस्तुत एक अनुकूलित परफ्यूजन प्रणाली का उपयोग कर लागू शार…
The authors have nothing to disclose.
इस काम को इजरायल साइंस फाउंडेशन (आईएसएफ ग्रांट# 902/18) ने सपोर्ट किया। मारिया खैरी की छात्रवृत्ति को बैरोनेस एरियन डी रोथस्चिल्ड वुमन डॉक्टोरल प्रोग्राम द्वारा समर्थित किया गया था।
3D printer | FormLabs | PKG-F2-REFURB | |
Acetone, absolute (AR grade) | |||
Connectors | Nordson Medical | FTLL013-1 | Female Luer |
FTLL230-1 | Female Luer | ||
FTLL360-1 | Female Luer | ||
LP4-1 | Male Luer Integral Lock | ||
Damper | Thermo-Fisher Scientific | DS2127-0250 | Nalgene Polycarbonate, Validation Bottle |
Damper Cover | Thermo-Fisher Scientific | 2162-0531 | Nalgene Filling/Venting Closures |
Elastosil Elastosil RT 601 A | Wacker | 60003805 | |
Elastosil RT 601 B | Wacker | 60003817 | The crosslinker |
Endothelial Cell Media | ScienCell | 1001 | |
Fibrontectin | Sigma Aldrich | F0895-5mg | |
HUVEC | Lonza | CC-2519 | |
Isopropyl alcohol, AR grade 99.5% | Remove plastic dust from the sanded model | ||
Lacquer | Rust-Oleum | 2X-Ultra cover Gloss Clear | |
Matlab | Mathworks | https://www.mathworks.com/products/matlab.html | |
Microscope | Nikon | SMZ25 | |
Microscope Camera | Nikon | DS-Qi2 | |
Peristaltic pump | Watson Marlow | 530U IP31 | With 2 pumpheads: 313D |
Plastic tube clamp | Quickun | 1-2240-stopvalve-2pcs | |
Polystyrene Particles | Thermo-Fisher Scientific | F8827 | Diameter = 2 µm |
Printer resin | FormLabs | RS-F2-GPCL-04 | |
Rotator | ELMI Ltd. | Intelli-Mixer RM-2 | |
Solidworks | SolidWorks Corp., Dassault Systèmes | https://www.solidworks.com/ | |
Tubing | Watson Marlow | 933.0064.016 | Tubing for the pump: 6.4 mm ID |
All the other tubing: Silicon tubing: 4 mm ID |