トライリーフレットポリマーバルブの相対的な流体力学的評価のためのプロトコル
Summary
ポリマーバルブの開発に関心がリニューアルしました。ここでは、目的は、三尖形状を収容するために、近同一の条件下で収集されたネイティブおよび人工弁データと比較して、ポリマー弁流体力学的データを提示するためのプロトコルを定義するために商業的なパルスデュプリケータを変更することの実現可能性を実証することである。
Abstract
現在利用可能な人工弁、異種移植、および同種移植の制限はトライリーフレットポリマーバルブ補綴物の分野における開発の最近の復活を促した。しかしながら、ポリマー弁流体力学的機能の初期評価のためのプロトコルの識別は、設計プロセスの初期段階で非常に重要である。 インビトロパルス複写システムにおける伝統的な可撓三尖材料を収容するように構成されていない、加えて、ポリマー弁機能の評価は、同一の試験条件下でネイティブおよび人工心臓弁に対する文脈でなされる必要があるというように異なるからの測定値のばらつき器具を回避することができる。そこで、私の流体力学的評価を実施）ネイティブ（N = 4、直径、D = 20ミリメートルを意味する）、ii）の双方向リーフレットメカニカル（N = 2、D = 23㎜）及びiii）ポリマーバルブ（N = 5、市販のパルス複写システム（ViVitroラボの使用を介したD = 22㎜）トライリーフレットバルブジオメトリに対応するために変更された株式会社、ビクトリア、BC）。フロリダ大学で開発された三尖弁は、シリコーンポリマーバルブ基を含んでいた。水、グリセリン35:65の比率の混合物は、血液の物理的特性を模倣するために使用された。圧力が心室と大動脈の位置に記録しながら瞬時流量は、左心室と大動脈単位の界面で測定した。双リーフレット及び文献から自然弁データは、流量及び圧力測定値を検証するために使用した。次の流体力学的指標が報告された：順流圧力降下は、大動脈二乗フォワード流量、大動脈閉塞、漏れや逆流量、transaortic閉鎖、リーク、及び全エネルギー損失を意味する。代表的な結果は、3つの弁グループから流体力学的メトリックが正常に市販のパルス複写システムとsubsequentlに特注のアセンブリを組み込むことによって得られることが示されたyは、客観的にポリマーバルブ設計の機能的な側面についての洞察を提供することを比較した。
Introduction
心臓弁膜症は、多くの場合、退行性弁石灰化1、リウマチ熱2、心内膜炎3,4または先天性先天性欠損症に起因する。バルブの損傷は狭窄および/または逆流弁逸脱を引き起こし、外科的に修復することはできません、発生した場合、ネイティブバルブは通常、人工弁に置き換えられます。現在利用可能なオプションは、機械弁（ケージボールバルブ、傾斜ディスク弁、 等 ）、同種移植、およびバイオ人工弁（ブタおよびウシバルブ）が含まれています。機械弁は、多くの場合、それらの耐久性に基づいて若い患者には推奨されていますが患者は5血栓性合併症を防ぐために、抗凝固療法に残るために必要です。同種移植片および生物人工弁は、血液薄く治療を避けるために有効な選択肢であったが、これらのバルブは、線維症リスクが高い、石灰化、変性、および弁の故障6に至る免疫原性合併症を有する。組織工学バルブが新たな技術7-9として調査が、はるかにはまだ明らかにされるように残っています。代替的耐久性、生体適合性、補綴弁は心臓弁膜症患者の生活の質を向上させるために必要とされる。再び、この弁の設計は、心臓弁疾患10と選択された患者の治療を変換するための可能性を示す塞栓アプローチで、経バルブ技術において使用されるプロテーゼを置き換えることができる。
現在の基準で述べたように、成功した心臓弁の代用には、次の性能特性を持っている必要があります "1）許容小さな平均圧力差ドロップフロー前進ができ、2）許容小さな逆流と逆流を防ぐ、3）塞栓に抵抗する、4）抵抗溶血; 5）血栓形成に抵抗; 6）生体適合性であり、7）生体内診断技術に互換性があり、8）目標に成果と植込み型です人口; 9）一度配置固定されたまま、10）許容ノイズ·レベルを持っている、11）再現可能な機能を持って、12）は、ジェネリッククラスと一致して、合理的な寿命のためにその機能を維持し、13）合理的な棚のためにその機能と無菌性を維持する移植前の生活。 "11。既存弁プロテーゼの欠点のいくつかは、潜在的にポリマー弁によって克服することができる。生体適合性ポリマーは、生体安定性、加水分解防止剤、抗酸化、などの有利な機械的特性に基づいて上位候補と考えられてきた高強度、粘弾性、特に、弾性ポリマーは、ネイティブ弁のダイナミクスに似た材料変形を提供することができる。エラストマーは、軟組織特性を模倣するように調整することができ、それらは生体トレラントであり、それが結合に耐えることができる利用可能な唯一の人工材料であってもよいin vivoで 、流体誘発性、曲げおよび引張応力は、まだ、健康に似た方法で移動ネイティブ弁運動。また、エラストマーは容易に格納され、様々なサイズで大量生産することができ、費用対効果の高いデバイスであると予想される、構造繊維強化材で補強することができる。
三尖弁を組み立てるための高分子材料の使用の概念は新しいものではなく、限られたバルブの耐久性のために、主に放棄された過去50年間12、上のいくつかの研究調査の対象となってきた。しかし、小説の製造方法13,14の出現で、高分子材料15,16と経カテーテルバルブ技術を有するポリマーバルブ代替の潜在シームレスな統合の強化は、最近になって潜在的にポリマーバルブの開発に新たな関心と活動があった現在市販バルブに実行可能な代案。この観点から、流体力学的機能を評価するためにこれらのバルブのテストを可能にするプロトコルが最初のステップである評価プロセスにおいて、まだ市販のパルスシミュレータシステムは、一般的に三尖弁の設計に対応するために装備してくると市販の心臓弁（ 例えば傾斜ディスク、バイリーフレット人工心臓弁）を挿入するための環状の間隔が含まれていません。第二に、ポリマー弁は、その流体力学だけ相対コンテキストで評価することができる新たな技術である。天然の心臓弁の圧力および流量データが利用可能であっても、そのように考慮するための高分子バルブを評価するために使用されるのと同じ脈動シミュレータを用いて、ヒトバルブ生物学的に類似しているネイティブ大動脈ブタ弁のテストを実施することが重要であるシステムに依存するかもしれない測定の違い。したがって、本研究の目的は、市販のパルスシミュレータは三尖弁構造に対応するために、体系相対CONTにおけるポリマーバルブ流体力学的指標を評価するためにアセンブリを取り付けることができるかを実証することであった機械的およびネイティブブタ心臓弁の対応と比較してEXT。この例では、予めフロリダ13大学で開発された新規な三尖弁シリコーンポリマーは、ポリマー弁群を含んでいた。
Protocol
Representative Results
Discussion
本研究では、ポリマーとネイティブブタ弁のその流体力学的試験を行うことができるように、三尖弁の形状を収容するために、市販の複写拍動部を変更することの有用性を実証した。具体的に我々の場合には、修正されたシステムはViVitro左心とViViTestデータ収集システム（ViVitroシステムズ、ビクトリア、BC、カナダ）を介して制御全身シミュレータシステム（ 図1a）であった。?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
フロリダ大学から種子助成 – 大学医学部は感謝して承諾されます。 NIH / NIGMS R25 GM061347：科学的な強化のための研究イニシアティブ（MBRを-RISE）フェローシップ – 大学院（マヌエル·サリナス）は生物医学研究プログラムの少数の機会を通じてサポートされていました。フロリダ国際大学の通じウォレスH.コールター財団、バイオメディカル技術部からの財政支援にも感謝して承諾されます。カマウ桟橋、マラキSuttle、ケンドール·アームストロングとアブラハムアルフォンソ：最後に、著者は、実験的なプロセスの様々な段階の間に彼らの支援のため、次の学生に感謝します。
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
| Pump | ViVitro Labs | http://vivitrolabs.com/products/superpump/ | |
| Flow Meter and Probe | Carolina Medical | Model 501D | http://www.carolinamedicalelectronics.com/documents/FM501.pdf |
| Pressure Transducer | ViVitro Labs | HCM018 | |
| ViVitro Pressure Measuring Assembly | ViVitro Labs | 6186 | |
| Valve holder | WB Engineering | Designed by Florida International University. Manufactured by WB Engineering | |
| Pulse Duplicator | ViVitro Labs | PD2010 | http://vivitrolabs.com/wp-content/uploads/Pulse-Duplicator-Accessories1.pdf |
| Pulse Duplicator Data Acquisition and Control System, including ViViTest Software | ViVitro Labs | PDA2010 | http://vivitrolabs.com/products/software-daq |
| Porcine Hearts and Native Aortic Valves | Mary's Ranch Inc | ||
| Bi-leaflet Mechanical Valves | Saint Jude Medical | http://www.sjm.com/ | |
| High Vacuum Grease | Dow Corning Corporation | http://www1.dowcorning.com/DataFiles/090007b281afed0e.pdf | |
| Glycerin | McMaster-Carr | 3190K293 | 99% Natural 5 gal |
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | Fisher Scientific | MT21031CV | 100 ml/heart |
| Antimycotic/Antibiotic Solution | Fisher Scientific | SV3007901 | 1 ml in 100 ml of PBS/heart; 20 ml for ViVitro System |
| NaCl | Sigma-Aldrich | S3014-500G | 9 g/L of deionized water |
| Deionized Water | EMD Millipore Chemicals | Millipore Deionized Purification System. 1.3 L for ViVitro System, 200 ml for heart valve dissection process |
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