Protocolo Relativo Avaliação hidrodinâmica de Tri-folheto polímero Válvulas

Summary

Tem havido um interesse renovado no desenvolvimento de válvulas de polímeros. Aqui, os objetivos são demonstrar a viabilidade de modificação de um duplicador de pulso comercial para acomodar geometrias tri-folheto e definir um protocolo para apresentar polímero dados hidrodinâmicos de válvulas em relação aos dados de válvulas nativas e protéticas, recolhidos em condições quase idênticas.

Abstract

Limitações de válvulas atualmente disponíveis protéticos, xenotransplantes e homoenxertos levaram um ressurgimento recente da evolução da área de tri-folheto próteses valvares polímero. No entanto, a identificação de um protocolo para a avaliação inicial da funcionalidade da válvula hidrodinâmica polímero é importante, durante as fases iniciais do processo de concepção. Características em sistemas in vitro duplicador de pulsos não são configurados para acomodar materiais tri folheto flexíveis e, além disso, a avaliação da funcionalidade da válvula de polímero tem de ser feito num contexto em relação a válvulas cardíacas e próteses nativos sob condições de teste idênticas, para que a variabilidade nas medições de diferentes instrumentos podem ser evitados. Deste modo, foi realizada a avaliação da hidrodinâmica i) nativa (n = 4, o diâmetro médio, D = 20 mm), ii) bi-folheto mecânica (n = 2, D = 23 mm) e iii) polímero de válvulas (n = 5, D = 22 mm) através da utilização de um sistema de duplicação de impulso disponível comercialmente (ViVitro LabsInc, Victoria, BC) que foi modificado para acomodar geometrias de válvula tri folheto. Válvulas de silicone Tri-folheto desenvolvidos na Universidade da Flórida, constituíram o grupo válvula de polímero. Uma mistura na proporção de 35:65 de glicerina para a água foi utilizada para imitar as propriedades físicas do sangue. Caudal instantâneo foi medido na interface do ventrículo esquerdo, e as unidades da aorta, enquanto a pressão foi registada nas posições ventriculares e da aorta. Foi utilizado Bi-folheto e dados de válvulas nativas da literatura para validar o fluxo e leituras de pressão. As seguintes métricas hidrodinâmicas foram relatados: frente a queda de pressão do fluxo, da raiz da aorta taxa média de praça em frente do fluxo, o fechamento da aorta, o vazamento eo volume regurgitante, fechamento transaórtica, vazamento, e as perdas totais de energia. Os resultados representativos indicam que as métricas hidrodinâmicos dos três grupos de válvulas pode ser obtido com sucesso pela incorporação de um conjunto de custom-built em um sistema duplicador de pulsos disponíveis comercialmente e subsequently, em comparação objetiva fornecer insights sobre aspectos funcionais do projeto da válvula de polímero.

Introduction

Doença valvular cardíaca muitas vezes resulta de calcificação valvar degenerativa ^1, febre reumática ^2, endocardite ^3,4 ou defeitos congênitos. Quando a lesão de válvula, provocando estenose e / ou prolapso da válvula de refluxo e não pode ser reparado cirurgicamente, a válvula nativa é geralmente substituído por uma válvula protética. Atualmente opções disponíveis incluem válvulas mecânicas (válvulas gaiola de esfera, válvulas de disco basculante, etc.), Homoenxerto e válvulas bioprostéticas (suínos e bovinos válvulas). As válvulas mecânicas são frequentemente recomendadas para pacientes mais jovens com base na sua durabilidade, mas o paciente é obrigado a permanecer em terapia anticoagulante, para a prevenção de complicações trombóticas ^5. Próteses valvares homoenxerto e biológicos têm sido escolhas eficazes para evitar a terapia de sangue mais fino, no entanto, estas válvulas têm risco elevado de fibrose, calcificação, degeneração e complicações imunogênicas levando à insuficiência da válvula ⁶. Válvulas da engenharia de tecidos estão sendo investigados como uma tecnologia emergente ^7-9, mas ainda há muito a ser descoberto. Válvulas alternativos duráveis, biocompatíveis, protéticos são necessários para melhorar a qualidade de vida dos pacientes com doença da válvula cardíaca. Mais uma vez, este projeto válvula poderia substituir a prótese biológica utilizados em tecnologia de válvula transcateter, com abordagens transcateter mostrando o potencial de transformar o tratamento de pacientes selecionados com doença valvular cardíaca ^10.

Como dito pelos padrões atuais, um substituto de válvula cardíaca bem sucedida deve ter as seguintes características de desempenho: "1) permite avançar com fluxo aceitável diferença pequena queda média pressão, 2) impede o fluxo retrógrado com aceitavelmente pequena regurgitação, 3) resiste a embolização; 4) resiste hemólise; 5) resiste à formação de trombos, 6) é biocompatível, 7) é compatível com as técnicas de diagnóstico in vivo e 8) e pode ser entregue no alvo implantávelpopulação; 9) permanece fixo, uma vez colocado, 10) tem um nível de ruído aceitável; 11) tem a função reprodutível; 12) mantém a sua funcionalidade para uma vida razoável, de acordo com sua classe genérica; 13) mantém a sua funcionalidade e esterilidade para uma prateleira razoável vida antes da implantação. ^"11. Alguns dos defeitos de próteses de válvulas existentes podem, potencialmente, ser superada por uma válvula de polímero. polímeros biocompatíveis, têm sido considerados os melhores candidatos com base em bioestabilidade, anti-hidrólise, anti-oxidação, e propriedades mecânicas vantajosas, tais como alta resistência e viscoelasticidade. Em particular, os polímeros elastoméricos podem prever deformação do material semelhante a dinâmica da válvula nativas. Elastómeros pode ser adaptado para imitar as propriedades dos tecidos moles, e eles podem ser os únicos materiais artificiais disponíveis que são bio-tolerantes e que possa resistir ao acoplamento, in vivo, as tensões de fluido induzida por tensão e de flexão, no entanto, mover-se de maneira semelhante ao saudável,movimento da válvula nativa. Além disso, os elastómeros podem ser produzidos em massa numa variedade de tamanhos, armazenados com facilidade, são esperados para serem dispositivos de baixo custo e pode ser estruturalmente reforçada com reforço fibroso.

O conceito de utilização de materiais poliméricos para montar uma válvula de tri-folheto não é novo e tem sido objecto de várias investigações de investigação ao longo dos últimos 50 anos, ^12, os quais foram abandonados, em grande parte devido à válvula de durabilidade limitada. Contudo, com o advento de novas metodologias de fabrico ^13,14, o reforço de materiais poliméricos ^15,16 e integração potencialmente sem costura de substitutos de válvulas de polímero com tecnologia de válvula transcateter, recentemente tem havido um interesse renovado e actividade no desenvolvimento de válvulas de polímero como um potencialmente alternativa viável para válvulas comerciais actualmente disponíveis. Neste contexto, um protocolo para permitir testes destas válvulas para avaliar a funcionalidade de hidrodinâmica é a primeira etapano processo de avaliação, ainda sistemas de simulador de pulso disponíveis comercialmente geralmente não estão equipados para acomodar os modelos de válvulas de tri-folheto e conter um espaçamento anelar para inserir válvulas cardíacas comercialmente disponíveis (por exemplo, disco de inclinação, as válvulas cardíacas mecânicas bi-folheto). Em segundo lugar, as válvulas de polímero são uma tecnologia emergente cujo hidrodinâmica só pode ser avaliada em um contexto familiar. Apesar da pressão da válvula do coração nativo e dados de fluxo está disponível, é importante para a realização de testes de válvulas nativas aórtica porcina, que são biologicamente compatíveis com válvulas humanos, utilizando o mesmo simulador pulsátil que é utilizado para avaliar as válvulas de polímero de modo a contabilizar diferenças de medição que podem estar dependentes do sistema. Assim, o objetivo deste estudo foi demonstrar como um simulador de pulso disponível comercialmente pode ser equipado com um conjunto de construções para acomodar válvulas tri-folheto e avaliar sistematicamente polímero válvula métricas hidrodinâmicas em um cont relativaext, em comparação com colegas mecânicos e nativo de válvula cardíaca suínos. No nosso caso, as válvulas de polímero de silicone tri-folheto novos anteriormente desenvolvido na Universidade da Flórida ¹³ formaram o grupo de válvula de polímero.

Protocol

1. Preparação Projetar e fabricar uma montagem para acomodar uma geometria válvula tri-folheto. Isto, pelo menos, conter um suporte de válvula de sutura-nos folhetos da válvula e de um tubo para alojar o suporte da válvula e acessórios circundantes para fixar o conjunto para o sistema de duplicação de pulso. No nosso caso, utilizamos um sistema comercialmente disponível duplicador de pulso disponíveis a partir ViVitro Labs Inc. (Victoria, BC). Válvula de suporte de cartão, bem como configuraçõe…

Representative Results

Fluxo representativo e ondas de pressão são mostrados nas Figuras 3, 4 e 5. As parcelas foram em média sobre o tamanho da amostra de válvulas para cada grupo testado, que foi, n = 5, 4 e 2 válvulas de polímero, porcina nativa e grupos bi-folheto, respectivamente. As métricas hidrodinâmicas médios e o erro padrão da média para estas amostras são apresentados na Tabela 1. <img alt="Figura 1" src…

Discussion

Neste estudo, foi demonstrado a utilidade da modificação de um aparelho duplicador pulsátil comercialmente disponível para acomodar geometrias de válvula tri folheto de modo que o teste hidrodinâmico de um polímero e as válvulas nativas porcino pode ser executada. Especificamente, no nosso caso, o sistema foi modificado de um coração esquerdo ViVitro e sistema de simulador sistémica (Figura 1a), controlado através do sistema de aquisição de dados ViViTest (ViVitro Systems, Inc, Victoria, B…

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