트라이 전단지 폴리머 밸브의 상대 유체 역학 평가를위한 프로토콜
Summary
폴리머 밸브 개발에 관심이 갱신되었습니다. 여기서 목적은 트라이 전단지 형상을 수용하고 가까운 동일한 조건에서 수집 된 네이티브 및 인공 밸브 데이터에 비해 폴리머 밸브 유체 역학적 데이터를 제시하는 프로토콜을 정의하는 상업 펄스 복제기를 수정의 타당성을 입증하는 것입니다.
Abstract
현재 인공 밸브, 이종 이식, 그리고 homografts의 한계 트라이 전단지 폴리머 밸브 보철물의 지역 발전의 최근 부활을하라는 메시지가있다. 그러나 폴리머 밸브 유체 역학적 기능의 초기 평가를위한 프로토콜의 식별은 디자인 프로세스의 초기 단계에서 가장 중요합니다. 체외 펄스 복제기 시스템의 전통이 유연 트라이 전단지 자료를 수용하도록 구성되지 않은,뿐만 아니라, 폴리머 밸브 기능의 평가는 동일한 시험 조건 하에서 네이티브 및 인공 심장 밸브에 대한 상대 맥락에서 이루어져야 할 필요가 있도록 다른에서 측정의 변화 악기를 피할 수 있습니다. 따라서, 우리는)) 네이티브 (N = 4, 평균 직경, D = 20 ㎜), ⅱ) 이중 전단 기계 (N = 2, D = 23 ㎜)와 III를 전의 유체 역학적 평가를 실시 폴리머 밸브 (N = 5, D 시판 펄스 복제기 시스템의 사용을 통해 = 22 ㎜) (ViVitro 연구소INC, 빅토리아, BC은)는이 세 배 전단 밸브 형상을 수용 할 수 있도록 수정되었습니다. 플로리다 대학에서 개발 된 트라이 전단지 실리콘 밸브는 폴리머 밸브 그룹을 구성. 물 35:65 글리세린의 비율 혼합물은 혈액 물리적 특성을 모방하는 데 사용되었다. 압력이 심실과 대동맥 위치에 기록하는 동안 순간 유량은 좌심실과 대동맥 단위의 인터페이스를 측정 하였다. 양방향 전단지와 문학에서 네이티브 밸브 데이터 흐름 및 압력 측정 값의 유효성을 검사하는 데 사용되었다. 다음과 같은 유체의 측정이보고되었다 : 앞으로 유동 압력 강하, 대동맥 사각형 앞으로 유량, 대동맥 폐쇄, 누설 및 역류 볼륨 transaortic 폐쇄, 누출, 총 에너지 손실을 의미합니다. 대표 결과는 세 개의 밸브 그룹의 유체 측정이 성공적으로 시판 펄스 복제기 시스템과 subsequentl에 맞춤식 어셈블리를 통합하여 얻을 수있는 표시Y 객관적으로 폴리머 밸브 설계의 기능적 측면에 대한 통찰력을 제공하기 위해 비교했다.
Introduction
심장 판막 질환은 흔히 퇴행성 판막 석회화 1, 류마티스 열이, 심내막염 3,4 또는 선천성 기형아 출산의 결과. 밸브의 손상이 협착 및 / 또는 역류 밸브 탈출증 및 수술 복구 할 수없는 원인이 발생하면, 기본 밸브는 일반적으로 인공 밸브로 대체됩니다. 현재 사용 가능한 옵션은 기계적 밸브 (케이지 볼 밸브, 틸팅 디스크 밸브, 등.), 동종 및 bioprosthetic 밸브 (돼지와 소 밸브를) 이용하실 수 있습니다. 기계적 밸브는 종종 자신의 내구성에 따라 젊은 환자에 권장되지만 환자는 혈전 합병증에게 5을 방지하기 위해 항응고제 치료에 남아 있어야합니다. 동종 및 생물 학적 인공 밸브는 혈액 희석제 치료를 피하기 위해 효과적인 선택했습니다, 그러나, 이러한 밸브는 섬유증에 대한 높은 위험, 석회화 변성 및 밸브 고장 6로 이어지는 면역 합병증이. 조직 공학 밸브는 새로운 기술 7-9로 조사하지만 아직도 많은 작업이 남아 발견 할 유지되고있다. 대안 내구성, 생체 적합성, 보철 밸브는 심장 판막 질환 환자의 삶의 질을 개선하기 위해 필요합니다. 다시 말하지만,이 밸브 설계는 심장 판막 질환 10을 선택한 환자의 치료를 변형의 가능성을 보여주는 경피적 접근법으로, 경피적 밸브 기술에 사용되는 판막을 대체 할 수 있습니다.
현재 표준에 의해 명시된 성공적인 심장 밸브 교체는 다음과 같은 성능 특성이 있어야합니다 "1) 수용 가능한 작은 평균 압력 차이 드롭 흐름을 기대 할 수 있습니다 2) 수용 가능한 작은 역류와 역류 방지 3) 색전술을 저항; 4) 저항 용혈, 5) 혈전 형성을 저항, 6) 생체 적합성, 7) 생체 진단 기술의 호환이다 8) 타겟 결과물 및 이식입니다인구, 10) 허용 소음 수준이; 9) 번 위치 고정이 남아있다 11) 재생 기능을 가지고, 12), 합리적인 평생의 기능을 유지 자사의 제네릭 클래스와 일치, 13) 합리적인 선반을위한 그것의 기능과 불임을 유지 이전의 이식에 생명. "11. 기존 밸브 보철물의 단점 중 일부는 잠재적 폴리머 밸브에 의해 극복 될 수있다. 생체 적합성 고분자 biostability, 반대로 가수 분해, 산화 방지와 같은 유리한 기계적 특성에 따라 최고의 후보로 간주되어 , 높은 강도와 탄성이. 특히, 탄성 중합체는 탄성 중합체는 부드러운 조직의 특성을 모방 조정할 수 있습니다. 기본 밸브 역학을 닮은 재료의 변형을 제공 할 수 있습니다, 그들은 바이오 관대하고 그 결합을 견딜 수있는 사용할 수있는 유일한 인공 재료가 될 수있다 생체 내에서 유체 유발, 휨 및 인장 응력, 아직, 건강 유사한 방식으로 이동기본 밸브의 움직임. 또한, 엘라스토머는 대량 생산 쉽게 저장 크기의 다양한 비용 효과적인 장치가 될 것으로 예상된다 구조적 섬유 보강 보강 할 수있다 할 수 있습니다.
트라이 전단지 밸브를 조립 고분자 재료의 사용의 개념은 새로운 것이 아니다 제한된 밸브 내구성으로 인해 주로 포기 된 지난 50 년 12 일 동안 여러 연구 조사의 대상이되고있다. 그러나 새로운 제조 방법 13,14의 도래와 함께, 고분자 재료 15,16 및 경피적 밸브 기술과 폴리머 밸브 대체의 가능성이 원활한 통합의 강화는 최근 잠재적으로 폴리머 밸브 개발에 새롭게 관심과 활동이있다 현재 상용 밸브 대안. 이 관점에서, 유체 기능을 평가하기 위해 이러한 밸브의 테스트를 가능하게하는 프로토콜은 첫 번째 단계입니다평가 과정에서, 아직 상업적으로 이용 가능한 펄스 시뮬레이터 시스템은 일반적으로 트라이 전단지 밸브 디자인을 수용 할 수 있도록되어 와서 시중 심장 판막 (예를 들어, 틸팅 디스크, 양방향 전단지 기계 심장 판막)를 삽입하는 고리 모양의 간격을 포함하지 않습니다. 둘째, 폴리머 밸브는 그의 유체 역학 만 상대 맥락에서 평가 될 수있는 새로운 기술입니다. 기본 심장 밸브의 압력 및 유량 데이터를 사용할 수 있더라도, 그것은에 대한 계정 않도록 폴리머 밸브를 평가하는 데 사용되는 것과 같은 맥박 시뮬레이터를 사용하여, 인간의 밸브 생물학적으로 유사하다 네이티브 대동맥 돼지 밸브의 테스트를 수행하는 것이 중요합니다 시스템에 따라있을 수 있습니다 측정의 차이. 따라서, 본 연구의 목적은 상업적으로 이용 가능한 펄스 시뮬레이터 트라이 전단지 밸브 구조를 수용하고 체계적으로 상대 연속 중합체 밸브 유체 역학적 지표를 평가하는 어셈블리를 장착 할 수있는 방법을 설명했다내선 기계 및 원시 돼지 심장 밸브 대응 비교합니다. 우리의 경우, 새로운 트라이 전단지 실리콘 폴리머 밸브는 이전 폴리머 밸브 그룹을 구성 플로리다 13 대학에서 개발.
Protocol
Representative Results
Discussion
본 연구에서는 고분자 고유의 돼지 밸브의 유체 테스트를 수행 할 수 있도록 트라이 전단지 밸브 형상을 수용하기 위해 상업적으로 이용 가능한 박동 복제기 장치를 수정하는 유틸리티를 증명하고있다. 특히 우리의 경우, 시스템 수정은 ViVitro 왼쪽의 마음과 ViViTest 데이터 수집 시스템 (ViVitro 시스템, Inc의 빅토리아, BC, 캐나다)를 통해 제어 전신 시뮬레이터 시스템 (그림 1a)이었다. 그…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
플로리다 대학에서 종자 부여 – 대학 의학은 기꺼이 인정 받고 있습니다. NIH / NIGMS R25 GM061347 : 과학 강화 (MBR에-RISE) 교제에 대한 연구 이니셔티브 – 졸업 연구 (마누엘 설리) 생물 의학 연구 프로그램의 소수 기회를 통해 지원되었다. 플로리다 국제 대학의를 통해 월러스 헤 보습 바로 앞에 달린 풀 베는 재단의 재정 지원은 생명 공학과도 기꺼이 인정 받고 있습니다. 카마 우 부두, 말라기 Suttle, 켄달 암스트롱 아브라함 알폰소 : 마지막으로, 저자는 실험 과정의 여러 단계에서 자신의 도움에 대해 다음과 같은 학생들에게 감사드립니다.
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 |
Referências
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