开发体外微流体模型以研究内皮细胞对不同机械循环支持装置的脉动性反应

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 心血管研究研究心血管研究
• 细胞机械生物学 细胞机械生物学

背景情况:

• 持续流动的心室辅助装置 (CFVAD) 可以减少血管脉动性,可能影响内皮细胞 (EC) 功能.
• CFVAD和反脉冲器件 (CPD) 的脉冲模式旨在恢复生理血液流动的动态.
• 脉动性CFVAD和CPD对ECs的特定影响仍然在很大程度上没有特征.

研究的目的:

• 开发和验证*体外*的微流体模型,模拟与心力衰竭 (HF) 相关的生理血压 (BP) 和壁切应力 (WSS).
• 使用这些模型,研究CFVAD在脉动模式和CPD对EC功能的影响.
• 评估CPD作为CFVAD治疗非严重HF的替代方案的潜力.

主要方法:

• 基于血液动力学相似性原理的两个微流体系统的设计和优化.
• 整合了双和双后载系统,以准确模拟CPD操作.
• 通过数值模拟和体外实验*验证系统性能,测量EC反应 (Ca2+,NO,ROS).

主要成果:

• 微流体系统成功地重现了BP和WSS条件,模拟了HF,脉动CFVAD和CPD.
• 模拟的CPD和脉动性CFVAD条件增强了Ca2+,氧化 (NO) 和活性氧物种 (ROS) 的EC表达.
• 长期性肺炎显示出正常化内皮功能的潜力,这表明它可能在治疗非严重性肺炎时部分取代CFVAD.

结论:

• 开发的"体外"微流体模型提供了一个强大的平台,用于在模拟的机械循环支持下研究EC机械生物学.
• 反脉冲装置在恢复内皮功能方面表现有前途,为心力衰竭提供了潜在的治疗策略.
• 这项研究为未来对改善HF结果的机械循环支持装置的研究奠定了基础.