გმადლობთ Nature.com-ის მონახულებისთვის.თქვენ იყენებთ ბრაუზერის ვერსიას შეზღუდული CSS მხარდაჭერით.საუკეთესო გამოცდილებისთვის, გირჩევთ გამოიყენოთ განახლებული ბრაუზერი (ან გამორთოთ თავსებადობის რეჟიმი Internet Explorer-ში).გარდა ამისა, მუდმივი მხარდაჭერის უზრუნველსაყოფად, ჩვენ ვაჩვენებთ საიტს სტილის და JavaScript-ის გარეშე.
სლაიდერები, რომლებიც აჩვენებს სამ სტატიას თითო სლაიდზე.გამოიყენეთ უკანა და შემდეგი ღილაკები სლაიდებში გადასაადგილებლად, ან სლაიდის კონტროლერის ღილაკები ბოლოს თითოეულ სლაიდში გადასაადგილებლად.
საიმედო სამედიცინო ცენტრიფუგაცია ისტორიულად მოითხოვდა ძვირადღირებული, მოცულობითი და ელექტროზე დამოკიდებული კომერციული აღჭურვილობის გამოყენებას, რომელიც ხშირად არ არის ხელმისაწვდომი რესურსებით შეზღუდულ პირობებში.მიუხედავად იმისა, რომ აღწერილია რამდენიმე პორტატული, იაფი, არამოტორიზებული ცენტრიფუგა, ეს გადაწყვეტილებები ძირითადად განკუთვნილია დიაგნოსტიკური აპლიკაციებისთვის, რომლებიც მოითხოვს შედარებით მცირე მოცულობის დალექვას.გარდა ამისა, ამ მოწყობილობების დიზაინი ხშირად მოითხოვს სპეციალური მასალებისა და ხელსაწყოების გამოყენებას, რომლებიც ჩვეულებრივ არ არის ხელმისაწვდომი არასრულფასოვან ადგილებში.აქ ჩვენ აღვწერთ CentREUSE-ის დიზაინს, აწყობას და ექსპერიმენტულ ვალიდაციას, ულტრა დაბალი ღირებულების, ადამიანის მიერ მომუშავე, პორტატული ნარჩენებზე დაფუძნებული ცენტრიფუგის თერაპიული გამოყენებისთვის.CentREUSE ავლენს საშუალო ცენტრიდანულ ძალას 10,5 ფარდობითი ცენტრიდანული ძალის (RCF) ± 1,3.ტრიამცინოლონის 1.0 მლ მინის სუსპენზიის დალექვა 3 წუთის ცენტრიფუგაციის შემდეგ CentREUSE-ში შედარებული იყო გრავიტაციის შუამავლობით დატანილი 12 საათის შემდეგ (0.41 მლ ± 0.04 წინააღმდეგ 0.38 მლ ± 0.03, p = 0.14).ნალექის გასქელება CentREUSE ცენტრიფუგაციის შემდეგ 5 და 10 წუთის განმავლობაში, ვიდრე დაფიქსირდა ცენტრიფუგაციის შემდეგ 10 RCF-ზე (0,31 მლ ± 0,02 წინააღმდეგ 0,32 მლ ± 0,03, p = 0,20) და 50 RCF (0,20 მლ ± კომერციული აღჭურვილობის გამოყენებით) 0,02 vs. 0,19 მლ ± 0,01, p = 0,15).CentREUSE-ის შაბლონები და სამშენებლო ინსტრუქციები შედის ამ ღია კოდის პოსტში.
ცენტრიფუგაცია მნიშვნელოვანი ნაბიჯია მრავალ დიაგნოსტიკურ ტესტსა და თერაპიულ ინტერვენციაში1,2,3,4.თუმცა, ადექვატური ცენტრიფუგაციის მისაღწევად ისტორიულად მოითხოვდა ძვირადღირებული, მოცულობითი და ელექტროენერგიით დამოკიდებული კომერციული აღჭურვილობის გამოყენებას, რომელიც ხშირად მიუწვდომელია რესურსებით შეზღუდული პარამეტრებით2,4.2017 წელს, Prakash-ის ჯგუფმა წარმოადგინა პატარა ქაღალდზე დაფუძნებული მექანიკური ცენტრიფუგა (ე.წ. „ქაღალდის პუფერი“), რომელიც დამზადებულია ასაწყობი მასალებისგან, ღირებულებით 0,20 აშშ დოლარი ($)2.მას შემდეგ, ქაღალდის ფუგა განლაგებულია რესურსებით შეზღუდული პარამეტრებით დაბალი მოცულობის დიაგნოსტიკური აპლიკაციებისთვის (მაგ. სისხლის კომპონენტების სიმკვრივეზე დაფუძნებული გამოყოფა კაპილარულ მილებში მალარიის პარაზიტების გამოსავლენად), რითაც წარმოაჩენს სუპერ იაფი პორტატულ ადამიანზე მომუშავე ხელსაწყოს.ცენტრიფუგა 2.მას შემდეგ აღწერილია რამდენიმე სხვა კომპაქტური, იაფი, არამოტორიზებული ცენტრიფუგაციის მოწყობილობა4,5,6,7,8,9,10.თუმცა, ამ ხსნარების უმეტესობა, ისევე როგორც ქაღალდის ორთქლი, განკუთვნილია დიაგნოსტიკური მიზნებისთვის, რომლებიც მოითხოვს შედარებით მცირე დანალექების მოცულობას და, შესაბამისად, არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას დიდი ნიმუშების ცენტრიფუგისთვის.გარდა ამისა, ამ გადაწყვეტილებების შეკრება ხშირად მოითხოვს სპეციალური მასალებისა და ხელსაწყოების გამოყენებას, რომლებიც ხშირად მიუწვდომელია დაუცველ ადგილებში4,5,6,7,8,9,10.
აქ ჩვენ აღვწერთ ცენტრიფუგის (ე.წ. CentREUSE) დიზაინს, აწყობას და ექსპერიმენტულ ვალიდაციას, რომელიც აგებულია ჩვეულებრივი ქაღალდის ფუგის ნარჩენებისგან თერაპიული აპლიკაციებისთვის, რომლებიც, როგორც წესი, მოითხოვს დალექვის მაღალ მოცულობას.შემთხვევა 1, 3 როგორც კონცეფციის დადასტურება, ჩვენ გამოვცადეთ მოწყობილობა რეალური ოფთალმოლოგიური ჩარევით: ტრიამცინოლონის სუსპენზიის დალექვა აცეტონში (TA) თვალის მინისებრ სხეულში ბოლუსური პრეპარატის შემდგომი ინექციისთვის.მიუხედავად იმისა, რომ TA კონცენტრაციისთვის ცენტრიფუგაცია აღიარებული დაბალფასიანი ინტერვენციაა თვალის სხვადასხვა მდგომარეობის გრძელვადიანი მკურნალობისთვის, წამლის ფორმულირების დროს კომერციულად ხელმისაწვდომი ცენტრიფუგების საჭიროება წარმოადგენს ძირითად ბარიერს ამ თერაპიის გამოყენებისთვის რესურსებით შეზღუდულ პირობებში1,2. 3.ჩვეულებრივი კომერციული ცენტრიფუგებით მიღებულ შედეგებთან შედარებით.CentREUSE-ის მშენებლობის შაბლონები და ინსტრუქციები შედის ამ ღია კოდის გამოქვეყნებაში, სექციაში „დამატებითი ინფორმაცია“.
CentREUSE შეიძლება აშენდეს თითქმის მთლიანად ჯართისგან.ნახევრად მრგვალი შაბლონის ორივე ასლი (დამატებითი სურათი S1) დაიბეჭდა სტანდარტული აშშ-ს ნახშირბადის ასო ქაღალდზე (215,9 მმ × 279,4 მმ).მიმაგრებული ორი ნახევრად წრიული შაბლონი განსაზღვრავს CentREUSE მოწყობილობის სამ ძირითად დიზაინს, მათ შორის (1) 247 მმ მბრუნავი დისკის გარე რგოლი, (2) შექმნილია 1.0 მლ შპრიცის მოსათავსებლად (ქუდით და ამპუტირებული დგუშით).ღარები საყრდენში) და (3) ორი ნიშანი, სადაც მითითებულია, თუ სად უნდა გაიჭრას ხვრელები ისე, რომ თოკი გაიაროს დისკზე.
მიამაგრეთ (მაგ. უნივერსალური წებოვანი ან ლენტით) შაბლონი გოფრირებული დაფაზე (მინიმალური ზომა: 247 მმ × 247 მმ) (დამატებითი სურათი S2a).ამ კვლევაში გამოყენებული იყო სტანდარტული "A" გოფრირებული დაფა (4,8 მმ სისქით), მაგრამ მსგავსი სისქის გოფრირებული დაფა შეიძლება გამოყენებულ იქნას, როგორიცაა გადაგდებული გადაზიდვის ყუთებიდან გოფრირებული დაფა.ბასრი ხელსაწყოს გამოყენებით (როგორიცაა დანა ან მაკრატელი), გაჭერით მუყაო შაბლონზე გამოკვეთილი გარე დისკის კიდეზე (დამატებითი სურათი S2b).შემდეგ, ვიწრო, ბასრი ხელსაწყოს გამოყენებით (როგორიცაა ბურთულიანი კალმის წვერი), შექმენით ორი სრული სისქის პერფორაცია 8,5 მმ რადიუსით შაბლონზე გამოსახული ნიშნების მიხედვით (დამატებითი სურათი S2c).შემდეგ 1.0 მლ შპრიცებისთვის ორი სლოტი იჭრება შაბლონიდან და მუყაოს ზედა ზედაპირის ფენიდან ისეთი წვეტიანი ხელსაწყოს გამოყენებით, როგორიცაა საპარსის დანა;სიფრთხილე უნდა იქნას მიღებული, რომ არ დაზიანდეს ქვედა გოფრირებული ფენა ან დარჩენილი ზედაპირის ფენა (დამატებითი სურათი S2d, e).შემდეგ, გაატარეთ ძაფის ნაჭერი (მაგ. 3 მმ საცხობი ბამბის ძაფი ან მსგავსი სისქის და ელასტიურობის ძაფი) ორ ხვრელში და მიამაგრეთ მარყუჟი დისკის თითოეულ მხარეს დაახლოებით 30 სმ სიგრძის (დამატებითი ნახ. S2f).
შეავსეთ ორი 1.0 მლ შპრიცი დაახლოებით თანაბარი მოცულობით (მაგ. 1.0 მლ TA სუსპენზია) და თავსახური.შემდეგ შპრიცის დგუშის ღერო ამოწყდა ლულის ფარნის დონეზე (დამატებითი სურათი S2g, h).შემდეგ ცილინდრის ფლანგა დაფარულია ლენტის ფენით, რათა თავიდან აიცილოს დამსხვრეული დგუშის ამოფრქვევა აღჭურვილობის გამოყენების დროს.ყოველი 1.0 მლ შპრიცი მოთავსებული იყო შპრიცში კარგად, თავსახური დისკის ცენტრისკენ (დამატებითი სურათი S2i).ყოველი შპრიცი მიმაგრებული იყო მინიმუმ დისკზე წებოვანი ლენტით (დამატებითი სურათი S2j).ბოლოს დაასრულეთ ცენტრიფუგის აწყობა მარყუჟის შიგნით ძაფების თითოეულ ბოლოზე ორი კალმის (როგორიცაა ფანქრები ან მსგავსი მტკიცე ჯოხის ფორმის ხელსაწყოები) განთავსებით (სურათი 1).
CentREUSE-ის გამოყენების ინსტრუქცია მსგავსია ტრადიციული დაწნული სათამაშოებისთვის.როტაცია იწყება თითოეულ ხელში სახელურის დაჭერით.სტრიქონების მცირე მოდუნება იწვევს დისკის წინ ან უკან გადატრიალებას, რაც იწვევს დისკის ბრუნვას, შესაბამისად, წინ ან უკან.ეს კეთდება რამდენჯერმე ნელა, კონტროლირებადი წესით ისე, რომ სიმები დაიხვიოს.შემდეგ შეაჩერე მოძრაობა.როდესაც სიმები იწყებს გახსნას, სახელური ძლიერად იჭიმება, სანამ სიმები არ დაიჭიმება, რაც იწვევს დისკის ბრუნვას.როგორც კი სიმი მთლიანად გაიხსნება და გადახვევას დაიწყებს, სახელური ნელ-ნელა უნდა მოდუნდეს.როდესაც თოკი ხელახლა იწყებს განლაგებას, გამოიყენეთ იგივე მოძრაობების სერია, რათა მოწყობილობა ტრიალებს (ვიდეო S1).
აპლიკაციებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ ცენტრიფუგირებით სუსპენზიის დალექვას, მოწყობილობა განუწყვეტლივ ტრიალებდა, სანამ დამაკმაყოფილებელი გრანულაცია არ მიიღწევა (დამატებითი სურათი S3a,b).რთული ნაწილაკები წარმოიქმნება შპრიცის ლულის დგუშის ბოლოში და სუპერნატანტი კონცენტრირდება შპრიცის წვერისკენ.შემდეგ ზენატანის დრენირება მოხდა ლენტის მოხსნით, რომელიც ფარავს ლულის ფლანგს და შეჰყავდა მეორე დგუში, რათა ნელა მიიზიდოს დგუში შპრიცის წვერისკენ, შეჩერდა, როდესაც იგი მიაღწია ნალექს (დამატებითი სურათი S3c,d).
ბრუნვის სიჩქარის დასადგენად CentREUSE მოწყობილობა, რომელიც აღჭურვილი იყო წყლით სავსე ორი 1.0 მლ შპრიცით, ჩაწერილი იყო მაღალსიჩქარიანი ვიდეოკამერით (240 კადრი წამში) რხევის სტაბილური მდგომარეობის მიღწევიდან 1 წუთის განმავლობაში.დაწნული დისკის კიდესთან ახლოს მდებარე მარკერები თვალყურს ადევნებდნენ ხელით ჩანაწერების კადრ-კადრის ანალიზის გამოყენებით, რათა განესაზღვრათ რევოლუციების რაოდენობა წუთში (rpm) (სურათები 2a-d).გაიმეორეთ n = 10 მცდელობა.ფარდობითი ცენტრიდანული ძალა (RCF) შპრიცის ლულის შუა წერტილში გამოითვლება შემდეგი ფორმულის გამოყენებით:
ბრუნვის სიჩქარის რაოდენობრივი განსაზღვრა CentREUSE-ით.(A–D) თანმიმდევრული წარმომადგენლობითი გამოსახულებები, რომლებიც აჩვენებს მოწყობილობის ბრუნვის დასრულებას დროს (წუთები: წამები. მილიწამები).ისრები მიუთითებს კვალი მარკერებზე.(E) RPM რაოდენობრივი განსაზღვრა CentREUSE-ის გამოყენებით.ხაზები წარმოადგენს საშუალო (წითელი) ± სტანდარტული გადახრა (შავი).ქულები წარმოადგენს ინდივიდუალურ 1-წუთიან ცდას (n = 10).
1.0 მლ შპრიცი, რომელიც შეიცავს TA სუსპენზიას საინექციო (40 მგ/მლ, Amneal Pharmaceuticals, Bridgewater, NJ, USA) იყო ცენტრიფუგირებული 3, 5 და 10 წუთის განმავლობაში CentREUSE-ის გამოყენებით.ამ ტექნიკის გამოყენებით დალექვა შედარებული იყო ცენტრიფუგაციის შემდეგ მიღწეულთან 10, 20 და 50 RCF A-4-62 როტორის გამოყენებით 5 წუთის განმავლობაში Eppendorf 5810R სკამზე ცენტრიფუგაზე (ჰამბურგი, გერმანია).ნალექების რაოდენობა ასევე შეადარეს ნალექების რაოდენობას, რომელიც მიღებულ იქნა გრავიტაციაზე დამოკიდებული ნალექების გამოყენებით დროის სხვადასხვა მომენტში 0-დან 720 წუთამდე.სულ n = 9 დამოუკიდებელი გამეორება შესრულდა თითოეული პროცედურისთვის.
ყველა სტატისტიკური ანალიზი ჩატარდა Prism 9.0 პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით (GraphPad, სან დიეგო, აშშ).მნიშვნელობები წარმოდგენილია როგორც საშუალო ± სტანდარტული გადახრა (SD), თუ სხვა რამ არ არის აღნიშნული.ჯგუფის საშუალო მაჩვენებელი შედარებულია ორკუდიანი Welch-ის კორექტირებული t-ტესტის გამოყენებით.ალფა განისაზღვრება როგორც 0.05.გრავიტაციაზე დამოკიდებული ჩაძირვისთვის, ერთფაზიანი ექსპონენციალური დაშლის მოდელი დამონტაჟდა უმცირესი კვადრატების რეგრესიის გამოყენებით, განმეორებითი y მნიშვნელობები მოცემული x მნიშვნელობისთვის ერთ წერტილად.
სადაც x არის დრო წუთებში.y – ნალექის მოცულობა.y0 არის y-ის მნიშვნელობა, როდესაც x არის ნული.პლატო არის y მნიშვნელობა უსასრულო წუთის განმავლობაში.K არის სიჩქარის მუდმივი, გამოხატული წუთების საპასუხოდ.
CentREUSE-ის მოწყობილობამ აჩვენა საიმედო, კონტროლირებადი არაწრფივი რხევები ორი სტანდარტული 1.0 მლ შპრიცის გამოყენებით, თითოეული 1.0 მლ წყლით სავსე (ვიდეო S1).n = 10 ცდაში (თითოეული 1 წუთი), CentREUSE-ს ჰქონდა საშუალო ბრუნვის სიჩქარე 359.4 rpm ± 21.63 (დიაპაზონი = 337-398), რის შედეგადაც გამოთვლილი საშუალო ცენტრიდანული ძალა იყო 10.5 RCF ± 1, 3 (დიაპაზონი = 9.2–12. ).(სურათი 2a-e).
1.0 მლ შპრიცებში TA სუსპენზიების დაგროვების რამდენიმე მეთოდი შეფასდა და შედარება CentREUSE ცენტრიფუგასთან.გრავიტაციაზე დამოკიდებული 12 საათის შემდეგ ნალექის მოცულობამ მიაღწია 0,38 მლ ± 0,03 (დამატებითი სურ. S4a,b).გრავიტაციაზე დამოკიდებული TA დეპონირება შეესაბამება ერთფაზიან ექსპონენციალურ დაშლის მოდელს (შესწორებულია R2 = 0,8582-ით), რის შედეგადაც სავარაუდო პლატოა 0,3804 მლ (95% სანდო ინტერვალი: 0,3578-დან 0,4025-მდე) (დამატებითი სურათი S4c).CentREUSE-მ წარმოქმნა ნალექის საშუალო მოცულობა 0,41 მლ ± 0,04 3 წუთში, რაც მსგავსი იყო 0,38 მლ ± 0,03 საშუალო მნიშვნელობისა, რომელიც დაფიქსირდა გრავიტაციაზე დამოკიდებული დანალექისთვის 12 საათის განმავლობაში (p = 0,14) (ნახ. 3a, d, h) .CentREUSE-მა მისცა მნიშვნელოვნად უფრო კომპაქტური მოცულობა 0.31 მლ ± 0.02 5 წუთში, საშუალო 0.38 მლ ± 0.03-თან შედარებით, რომელიც დაფიქსირდა გრავიტაციაზე დაფუძნებული დანალექისთვის 12 საათში (p = 0.0001) (ნახ. 3b, d, h).
CentREUSE ცენტრიფუგირებით მიღწეული TA მარცვლების სიმკვრივის შედარება გრავიტაციულ დასახლებასთან სტანდარტული ინდუსტრიული ცენტრიფუგაციის (A–C) წინააღმდეგ.ნალექი TA სუსპენზიების წარმომადგენლობითი სურათები 1.0 მლ შპრიცებში 3 წუთის (A), 5 წუთის (B) და 10 წუთის (C) CentREUSE გამოყენების შემდეგ.(D) დეპონირებული TA-ს წარმომადგენლობითი გამოსახულებები გრავიტაციის 12 საათის შემდეგ.(EG) ნალექი TA-ს წარმომადგენლობითი სურათები სტანდარტული კომერციული ცენტრიფუგაციის შემდეგ 10 RCF (E), 20 RCF (F) და 50 RCF (G) 5 წუთის განმავლობაში.(H) ნატანის მოცულობა რაოდენობრივად განისაზღვრა CentREUSE-ის (3, 5 და 10 წთ), გრავიტაციის შუამავლობით დალექვის (12 სთ) და სტანდარტული სამრეწველო ცენტრიფუგაციის გამოყენებით 5 წუთში (10, 20 და 50 RCF).ხაზები წარმოადგენს საშუალო (წითელი) ± სტანდარტული გადახრა (შავი).წერტილები წარმოადგენს დამოუკიდებელ გამეორებებს (n = 9 თითოეული პირობისთვის).
CentREUSE-მ გამოუშვა საშუალო მოცულობა 0,31 მლ ± 0,02 5 წუთის შემდეგ, რაც მსგავსია 0,32 მლ ± 0,03 საშუალოს, რომელიც დაფიქსირდა სტანდარტულ კომერციულ ცენტრიფუგაში 10 RCF 5 წუთის განმავლობაში (p = 0,20) და ოდნავ დაბალია საშუალო მოცულობაზე. მიღებული 20 RCF-ით დაფიქსირდა 0.28 მლ ± 0.03 5 წუთის განმავლობაში (p = 0.03) (ნახ. 3b, e, f, h).CentREUSE-მა გამოუშვა საშუალო მოცულობა 0,20 მლ ± 0,02 10 წუთში, რაც ისეთივე კომპაქტური იყო (p = 0,15) საშუალო მოცულობასთან შედარებით 0,19 მლ ± 0,01 5 წუთში, რომელიც დაფიქსირდა კომერციული ცენტრიფუგათ 50 RCF-ზე (ნახ. 3c, გ, თ)..
აქ ჩვენ აღვწერთ ულტრა დაბალი ფასის, პორტატული, ადამიანის მიერ მომუშავე, ქაღალდზე დაფუძნებული ცენტრიფუგის დიზაინს, აწყობას და ექსპერიმენტულ შემოწმებას, რომელიც დამზადებულია ჩვეულებრივი თერაპიული ნარჩენებისგან.დიზაინი ძირითადად დაფუძნებულია ქაღალდზე დაფუძნებულ ცენტრიფუგაზე (მოხსენიებული, როგორც „ქაღალდის ფუგა“), რომელიც პრაკაშის ჯგუფმა შემოიღო 2017 წელს დიაგნოსტიკური აპლიკაციებისთვის.იმის გათვალისწინებით, რომ ცენტრიფუგაცია ისტორიულად მოითხოვდა ძვირადღირებული, მოცულობითი და ელექტრულად დამოკიდებული კომერციული აღჭურვილობის გამოყენებას, Prakash-ის ცენტრიფუგა იძლევა ელეგანტურ გადაწყვეტას ცენტრიფუგაზე არასაიმედო წვდომის პრობლემის შესახებ რესურსებით შეზღუდული პარამეტრებით2,4.მას შემდეგ, ქაღალდის ფუჟამ აჩვენა პრაქტიკული გამოყენება რამდენიმე დაბალი მოცულობის დიაგნოსტიკაში, როგორიცაა სიმკვრივეზე დაფუძნებული სისხლის ფრაქციები მალარიის გამოვლენისთვის.თუმცა, ჩვენი ცოდნით, მსგავსი ულტრა იაფი ქაღალდზე დაფუძნებული ცენტრიფუგა მოწყობილობები არ არის გამოყენებული თერაპიული მიზნებისთვის, პირობები, რომლებიც, როგორც წესი, მოითხოვს უფრო დიდი მოცულობის დალექვას.
ამის გათვალისწინებით, CentREUSE-ის მიზანია გააფართოვოს ქაღალდის ცენტრიფუგაციის გამოყენება თერაპიულ ინტერვენციებში.ეს მიღწეული იქნა Prakash-ის გამოვლენის დიზაინში რამდენიმე მოდიფიკაციის შეტანით.აღსანიშნავია, რომ ორი სტანდარტული 1.0 მლ შპრიცის სიგრძის გასაზრდელად, CentREUSE შეიცავს უფრო დიდ დისკს (რადიუსი = 123.5 მმ), ვიდრე უმსხვილესი პრაკაშის ქაღალდის ქაღალდის ტესტირება (რადიუსი = 85 მმ).გარდა ამისა, სითხით სავსე 1.0 მლ შპრიცის დამატებითი წონის შესანარჩუნებლად, CentREUSE მუყაოს ნაცვლად იყენებს გოფრირებულ მუყაოს.ერთად, ეს ცვლილებები საშუალებას იძლევა უფრო დიდი მოცულობის ცენტრიფუგირება, ვიდრე ტესტირებულია Prakash ქაღალდის საწმენდში (ანუ ორი 1.0 მლ შპრიცი კაპილარებით) და მაინც ეყრდნობა მსგავს კომპონენტებს: ძაფს და ქაღალდზე დაფუძნებულ მასალას.აღსანიშნავია, რომ რამდენიმე სხვა იაფი ადამიანზე მომუშავე ცენტრიფუგა აღწერილია დიაგნოსტიკური მიზნებისთვის4,5,6,7,8,9,10.მათ შორისაა სპინერები, სალათების სათქმელი, კვერცხის საცემი და ხელის ჩირაღდნები მბრუნავი მოწყობილობებისთვის5, 6, 7, 8, 9. თუმცა, ამ მოწყობილობების უმეტესობა არ არის გათვლილი 1.0 მლ-მდე მოცულობისთვის და შედგება მასალებისგან, რომლებიც ხშირად უფრო ძვირია. და მიუწვდომელია, ვიდრე ისინი გამოიყენება ქაღალდის ცენტრიფუგებში2,4,5,6,7,8,9,10..სინამდვილეში, გადაყრილი ქაღალდის მასალები ხშირად გვხვდება ყველგან;მაგალითად, შეერთებულ შტატებში ქაღალდი და მუყაო შეადგენს მუნიციპალური მყარი ნარჩენების 20%-ზე მეტს, რაც უზრუნველყოფს უამრავ, იაფ ან თუნდაც უფასო წყაროს ქაღალდის ცენტრიფუგების შესაქმნელად.მაგ. CentREUSE11.ასევე, გამოქვეყნებულ რამდენიმე სხვა იაფი გადაწყვეტილებთან შედარებით, CentREUSE არ საჭიროებს სპეციალიზებულ აპარატურას (როგორიცაა 3D ბეჭდვის აპარატურა და პროგრამული უზრუნველყოფა, ლაზერული ჭრის აპარატურა და პროგრამული უზრუნველყოფა და ა..ეს ადამიანები იმყოფებიან გარემოში 4, 8, 9, 10.
როგორც თერაპიული მიზნებისთვის ჩვენი ქაღალდის ცენტრიფუგის პრაქტიკული სარგებლობის დადასტურება, ჩვენ ვაჩვენებთ ტრიამცინოლონის სუსპენზიის სწრაფ და საიმედო დაბინძურებას აცეტონში (TA) მინისებური ბოლუსის ინექციისთვის - დამკვიდრებული დაბალფასიანი ინტერვენცია თვალის სხვადასხვა დაავადების გრძელვადიანი მკურნალობისთვის1. , 3.CentREUSE-ით 3 წუთის შემდეგ დაბინძურების შედეგები შედარებული იყო შედეგებთან გრავიტაციის შუამავლობით 12 საათის შემდეგ.გარდა ამისა, CentREUSE-ის შედეგები ცენტრიფუგაციის შემდეგ 5 და 10 წუთის განმავლობაში აღემატებოდა შედეგებს, რომლებიც მიღებულ იქნა გრავიტაციით და მსგავსი იყო სამრეწველო ცენტრიფუგაციის შემდეგ 10 და 50 RCF 5 წუთის განმავლობაში, შესაბამისად.აღსანიშნავია, რომ ჩვენი გამოცდილებიდან გამომდინარე, CentREUSE აწარმოებს უფრო მკვეთრ და გლუვ ნალექ-ზენატანის ინტერფეისს, ვიდრე სხვა გამოცდილი მეთოდები;ეს სასურველია, რადგან ის იძლევა შეყვანილი პრეპარატის დოზის უფრო ზუსტი შეფასების საშუალებას და ნაწილაკების მოცულობის მინიმალური დაკარგვით სუპერნატანტის ამოღება უფრო ადვილია.
ამ აპლიკაციის, როგორც კონცეფციის მტკიცებულების არჩევა განპირობებული იყო ხანგრძლივი მოქმედების ინტრავიტრეალური სტეროიდების ხელმისაწვდომობის გაუმჯობესების მუდმივი საჭიროებით რესურსებით შეზღუდული პარამეტრებით.ინტრავიტრეალური სტეროიდები ფართოდ გამოიყენება თვალის სხვადასხვა მდგომარეობის სამკურნალოდ, მათ შორის დიაბეტური მაკულარული შეშუპება, ასაკთან დაკავშირებული მაკულარული დეგენერაცია, ბადურის სისხლძარღვთა ოკლუზია, უვეიტი, რადიაციული რეტინოპათია და კისტოზური მაკულარული შეშუპება3,12.ინტრავიტრეალური შეყვანისთვის ხელმისაწვდომი სტეროიდებიდან, TA რჩება ყველაზე ხშირად გამოყენებული მსოფლიოში12.მიუხედავად იმისა, რომ ხელმისაწვდომია პრეპარატები TA კონსერვანტების გარეშე (PF-TA) (მაგ., Triesence [40 მგ/მლ, Alcon, Fort Worth, აშშ]), პრეპარატები ბენზილის სპირტის კონსერვანტებით (მაგ., Kenalog-40 [40 მგ/მლ, Bristol-). Myers Squibb, New York, USA]) რჩება ყველაზე პოპულარული3,12.უნდა აღინიშნოს, რომ წამლების ეს უკანასკნელი ჯგუფი დამტკიცებულია აშშ-ს სურსათისა და წამლების ადმინისტრაციის (FDA) მიერ მხოლოდ ინტრამუსკულარული და სახსარშიდა გამოყენებისთვის, ამიტომ თვალშიდა შეყვანა ითვლება დაურეგისტრირებლად 3, 12.მიუხედავად იმისა, რომ ინტრავიტრეალური TA-ს საინექციო დოზა განსხვავდება ჩვენების და ტექნიკის მიხედვით, ყველაზე ხშირად მოხსენებული დოზაა 4.0 მგ (ანუ საინექციო მოცულობა 0.1 მლ 40 მგ/მლ ხსნარიდან), რომელიც ჩვეულებრივ იძლევა მკურნალობის ხანგრძლივობას დაახლოებით 3 თვემდე. ეფექტი 1 , 12, 13, 14, 15.
თვალის ქრონიკული, მძიმე ან მორეციდივე დაავადებებში ინტრავიტრეალური სტეროიდების მოქმედების გასახანგრძლივებლად დაინერგა რამდენიმე ხანგრძლივი მოქმედების იმპლანტირებადი ან საინექციო სტეროიდული მოწყობილობა, მათ შორის დექსამეტაზონი 0.7 მგ (ოზურდექსი, ალერგანი, დუბლინი, ირლანდია), რელაქს ფტორ აცეტონიდი 0.59 მგ (Reti , Bausch and Lomb, Laval, Canada) და ფლუოცინოლონის აცეტონიდი 0.19 მგ (Iluvien, Alimera Sciences, Alpharetta, Georgia, USA)3,12.თუმცა, ამ მოწყობილობებს აქვთ რამდენიმე პოტენციური ნაკლი.შეერთებულ შტატებში, თითოეული მოწყობილობა დამტკიცებულია მხოლოდ რამდენიმე მითითებისთვის, რაც ზღუდავს სადაზღვევო დაფარვას.გარდა ამისა, ზოგიერთი მოწყობილობა საჭიროებს ქირურგიულ იმპლანტაციას და შეიძლება გამოიწვიოს უნიკალური გართულებები, როგორიცაა მოწყობილობის მიგრაცია წინა პალატაში3,12.გარდა ამისა, ეს მოწყობილობები ნაკლებად ხელმისაწვდომი და ბევრად უფრო ძვირია ვიდრე TA3,12;აშშ-ს ამჟამინდელი ფასებით, Kenalog-40 ღირს დაახლოებით $20 1.0 მლ სუსპენზიაზე, ხოლო Ozurdex, Retisert და Iluvien ექსპლანტანტები.შესვლის საფასური დაახლოებით $1400., 20000$ და 9200$ შესაბამისად.ეს ფაქტორები ერთად ზღუდავს ამ მოწყობილობებზე წვდომას რესურსებით შეზღუდული პარამეტრების მქონე ადამიანებისთვის.
გაკეთდა მცდელობები გახანგრძლივებულიყო ინტრავიტრეალური TA1,3,16,17 ეფექტი მისი დაბალი ღირებულების, უფრო გულუხვი ანაზღაურებისა და უფრო დიდი ხელმისაწვდომობის გამო.წყალში დაბალი ხსნადობის გათვალისწინებით, TA რჩება თვალში, როგორც საწყობი, რაც საშუალებას აძლევს წამლის თანდათანობით და შედარებით მუდმივ დიფუზიას, ამიტომ ეფექტი უფრო დიდხანს გაგრძელდება უფრო დიდ საწყობებში1,3.ამ მიზნით, შემუშავებულია რამდენიმე მეთოდი TA სუსპენზიის კონცენტრირებისთვის მინის სხეულში ინექციის წინ.მიუხედავად იმისა, რომ აღწერილია პასიურ (ანუ გრავიტაციაზე დამოკიდებულ) ჩალაგებას ან მიკროფილტრაციაზე დაფუძნებული მეთოდები, ეს მეთოდები შედარებით შრომატევადია და იძლევა ცვლად შედეგებს15,16,17.პირიქით, წინა კვლევებმა აჩვენა, რომ TA შეიძლება სწრაფად და საიმედოდ იყოს კონცენტრირებული (და, შესაბამისად, გახანგრძლივებული მოქმედება) ცენტრიფუგაციის დახმარებით ნალექით1,3.დასასრულს, ცენტრიფუგაურად კონცენტრირებული TA-ს მოხერხებულობა, დაბალი ღირებულება, ხანგრძლივობა და ეფექტურობა ამ ინტერვენციას მიმზიდველ ვარიანტად აქცევს პაციენტებისთვის რესურსებით შეზღუდული გარემოში.თუმცა, საიმედო ცენტრიფუგაზე წვდომის ნაკლებობა შეიძლება იყოს მთავარი ბარიერი ამ ინტერვენციის განსახორციელებლად;ამ საკითხის განხილვით, CentREUSE-ს შეუძლია დაეხმაროს პაციენტებისთვის გრძელვადიანი სტეროიდული თერაპიის ხელმისაწვდომობის გაზრდას რესურსებით შეზღუდულ პირობებში.
ჩვენს კვლევაში არის გარკვეული შეზღუდვები, მათ შორის ის, რაც დაკავშირებულია CentREUSE მოწყობილობის ფუნქციონალურობასთან.მოწყობილობა არის არაწრფივი, არაკონსერვატიული ოსცილატორი, რომელიც ეყრდნობა ადამიანის შეყვანას და, შესაბამისად, არ შეუძლია უზრუნველყოს ზუსტი და მუდმივი ბრუნვის სიჩქარე გამოყენების დროს;ბრუნვის სიჩქარე დამოკიდებულია რამდენიმე ცვლადზე, როგორიცაა მომხმარებლის გავლენა მოწყობილობის ფლობის დონეზე, აღჭურვილობის აწყობაში გამოყენებული სპეციფიკური მასალები და დაწნული კავშირების ხარისხი.ეს განსხვავდება კომერციული აღჭურვილობისგან, სადაც ბრუნვის სიჩქარე შეიძლება გამოყენებულ იქნას თანმიმდევრულად და ზუსტად.გარდა ამისა, CentREUSE-ის მიერ მიღწეული სიჩქარე შეიძლება ჩაითვალოს შედარებით მოკრძალებულად სხვა ცენტრიფუგა მოწყობილობების მიერ მიღწეულ სიჩქარესთან შედარებით2.საბედნიეროდ, ჩვენი მოწყობილობის მიერ წარმოქმნილი სიჩქარე (და მასთან დაკავშირებული ცენტრიდანული ძალა) საკმარისი იყო ჩვენს კვლევაში დეტალური კონცეფციის შესამოწმებლად (ანუ TA დეპონირება).ბრუნვის სიჩქარე შეიძლება გაიზარდოს ცენტრალური დისკის 2 მასის შემსუბუქებით;ამის მიღწევა შესაძლებელია მსუბუქი მასალის გამოყენებით (როგორიცაა უფრო თხელი მუყაო), თუ ის საკმარისად ძლიერია სითხით სავსე ორი შპრიცისთვის.ჩვენს შემთხვევაში, გადაწყვეტილება სტანდარტული "A" ნაჭრიანი მუყაოს (4,8 მმ სისქის) გამოყენების შესახებ მიზანმიმართული იყო, რადგან ეს მასალა ხშირად გვხვდება გადაზიდვის ყუთებში და, შესაბამისად, ადვილად მოიპოვება, როგორც გადამუშავებადი მასალა.ბრუნვის სიჩქარე ასევე შეიძლება გაიზარდოს ცენტრალური დისკის რადიუსის შემცირებით 2 .თუმცა, ჩვენი პლატფორმის რადიუსი განზრახ გაკეთდა შედარებით დიდი 1.0 მლ შპრიცის მოსათავსებლად.თუ მომხმარებელი დაინტერესებულია მოკლე გემების ცენტრიფუგებით, რადიუსი შეიძლება შემცირდეს - ცვლილება, რომელიც მოსალოდნელად იწვევს უფრო მაღალ ბრუნვის სიჩქარეს (და შესაძლოა უფრო მაღალ ცენტრიდანულ ძალებს).
გარდა ამისა, ჩვენ გულდასმით არ შევაფასეთ ოპერატორის დაღლილობის გავლენა აღჭურვილობის ფუნქციონირებაზე.საინტერესოა, რომ ჩვენი ჯგუფის რამდენიმე წევრმა შესამჩნევი დაღლილობის გარეშე შეძლო მოწყობილობის გამოყენება 15 წუთის განმავლობაში.ოპერატორის დაღლილობის პოტენციური გამოსავალი, როდესაც უფრო გრძელი ცენტრიფუგებია საჭირო, არის ორი ან მეტი მომხმარებლის როტაცია (თუ ეს შესაძლებელია).გარდა ამისა, ჩვენ კრიტიკულად არ შევაფასეთ მოწყობილობის გამძლეობა, ნაწილობრივ იმის გამო, რომ მოწყობილობის კომპონენტები (როგორიცაა მუყაო და კაბელი) შეიძლებოდა ადვილად შეიცვალოს ცვეთის ან დაზიანების შემთხვევაში მცირე ფასად ან სრულიადაც.საინტერესოა, რომ ჩვენი საპილოტე ტესტის დროს ჩვენ გამოვიყენეთ ერთი მოწყობილობა სულ 200 წუთზე მეტი ხნის განმავლობაში.ამ პერიოდის შემდეგ, ცვეთის ერთადერთი შესამჩნევი, მაგრამ უმნიშვნელო ნიშანია ძაფების გასწვრივ პერფორაცია.
ჩვენი კვლევის კიდევ ერთი შეზღუდვა არის ის, რომ ჩვენ კონკრეტულად არ გავზომეთ დეპონირებული TA-ს მასა ან სიმკვრივე, რომელიც მიიღწევა CentREUSE მოწყობილობით და სხვა მეთოდებით;სამაგიეროდ, ამ მოწყობილობის ჩვენი ექსპერიმენტული დადასტურება დაფუძნებული იყო ნალექის სიმკვრივის გაზომვაზე (მლ-ში).სიმკვრივის არაპირდაპირი საზომი.გარდა ამისა, ჩვენ არ გამოგვიცდია CentREUSE კონცენტრირებული TA პაციენტებზე, თუმცა, რადგან ჩვენი მოწყობილობა აწარმოებდა TA მარცვლებს, რომლებიც მსგავსია კომერციული ცენტრიფუგის გამოყენებით, ჩვენ ვივარაუდეთ, რომ CentREUSE კონცენტრირებული TA იქნებოდა ისეთივე ეფექტური და უსაფრთხო, როგორც ადრე გამოყენებული.ლიტერატურაში.მოხსენებული ჩვეულებრივი ცენტრიფუგა მოწყობილობებისთვის1,3.CentREUSE-ის გამაგრების შემდეგ მიღებული TA-ის ფაქტობრივი ოდენობის რაოდენობრივმა კვლევებმა შეიძლება დაგვეხმაროს ამ აპლიკაციაში ჩვენი მოწყობილობის რეალური სარგებლობის შემდგომ შეფასებაში.
ჩვენი ცოდნით, CentREUSE, მოწყობილობა, რომელიც ადვილად აშენდება ადვილად ხელმისაწვდომი ნარჩენებისგან, არის პირველი ადამიანის ენერგიაზე მომუშავე, პორტატული, ულტრა იაფფასიანი ქაღალდის ცენტრიფუგა, რომელიც გამოიყენება თერაპიულ გარემოში.გარდა იმისა, რომ შეუძლია შედარებით დიდი მოცულობის ცენტრიფუგირება, CentREUSE არ საჭიროებს სპეციალიზებული მასალების და სამშენებლო ხელსაწყოების გამოყენებას, გამოქვეყნებულ სხვა იაფი ცენტრიფუგებთან შედარებით.CentREUSE-ის დემონსტრირებულმა ეფექტურობამ სწრაფი და საიმედო TA ნალექის დროს შეიძლება ხელი შეუწყოს გრძელვადიანი ინტრავიტრეალური სტეროიდების ხელმისაწვდომობის გაუმჯობესებას ადამიანებში რესურსებით შეზღუდულ გარემოში, რაც შეიძლება დაეხმაროს თვალის სხვადასხვა მდგომარეობის მკურნალობას.გარდა ამისა, ჩვენი პორტატული ადამიანზე მომუშავე ცენტრიფუგების სარგებელი სავარაუდოდ ვრცელდება რესურსებით მდიდარ ადგილებში, როგორიცაა განვითარებული ქვეყნების დიდი მესამეული და მეოთხეული ჯანმრთელობის ცენტრები.ამ პირობებში, ცენტრიფუგა მოწყობილობების ხელმისაწვდომობა შეიძლება კვლავ შემოიფარგლოს კლინიკური და კვლევითი ლაბორატორიებით, შპრიცების დაბინძურების რისკით ადამიანის სხეულის სითხეებით, ცხოველური პროდუქტებით და სხვა საშიში ნივთიერებებით.გარდა ამისა, ეს ლაბორატორიები ხშირად განლაგებულია პაციენტების მოვლის ადგილიდან შორს.ეს, თავის მხრივ, შეიძლება იყოს ლოგისტიკური დაბრკოლება ჯანდაცვის პროვაიდერებისთვის, რომლებსაც სჭირდებათ სწრაფი წვდომა ცენტრიფუგაზე;CentREUSE-ის გამოყენება შეიძლება იყოს პრაქტიკული გზა თერაპიული ინტერვენციების მოსამზადებლად მოკლევადიან პერიოდში პაციენტის მოვლის სერიოზული შეფერხების გარეშე.
ამიტომ, იმისათვის, რომ ყველას გაუადვილდეს მომზადება თერაპიული ინტერვენციებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ ცენტრიფუგას, CentREUSE-ის შექმნის შაბლონი და ინსტრუქციები შედის ამ ღია კოდის პუბლიკაციაში დამატებითი ინფორმაციის განყოფილებაში.ჩვენ მოვუწოდებთ მკითხველებს, საჭიროებისამებრ განაახლონ CentREUSE.
ამ კვლევის შედეგების დამადასტურებელი მონაცემები ხელმისაწვდომია შესაბამისი SM ავტორისგან გონივრული მოთხოვნის საფუძველზე.
Ober, MD and Valizhan, S. ტრიამცინოლონ აცეტონის მოქმედების ხანგრძლივობა მინის სხეულში ცენტრიფუგაციის კონცენტრაციაზე.Retina 33, 867–872 (2013).
ბჰამლა, MS და სხვები.მექანიკური ულტრა იაფი ცენტრიფუგა ქაღალდისთვის.ეროვნული ბიოსამედიცინო მეცნიერება.პროექტი.1, 0009. https://doi.org/10.1038/s41551-016-0009 (2017).
მალინოვსკი SM და Wasserman JA ტრიამცინოლონ აცეტონიდის ინტრავიტრეალური სუსპენზიის ცენტრიდანული კონცენტრაცია: იაფი, მარტივი და ხელმისაწვდომი ალტერნატივა გრძელვადიანი სტეროიდების მიღებისთვის.ჯ.ვიტრეინი.diss.5. 15–31 (2021).
ჰაკი, მე დაველოდები.იაფი ღია წყაროს ცენტრიფუგა ადაპტერი დიდი კლინიკური სისხლის ნიმუშების გამოყოფისთვის.PLOS One.17.e0266769.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0266769 (2022).
Wong AP, Gupta M., Shevkoplyas SS და Whitesides GM Whisk ჰგავს ცენტრიფუგას: გამოყოფს ადამიანის პლაზმას მთლიანი სისხლისაგან რესურსებით შეზღუდული პარამეტრებით.ლაბორატორია.ჩიპი.8, 2032–2037 (2008).
ბრაუნი, ჯ. და სხვ.მექანიკური, პორტატული, იაფფასიანი ცენტრიფუგა ანემიის დიაგნოსტიკისთვის რესურსებით შეზღუდული პარამეტრებით.დიახ.ჯ.ტროპი.წამალი.ტენიანობა.85, 327–332 (2011).
ლიუ, კ.-ჰ.დაელოდე.პლაზმა იყოფა სპინერის გამოყენებით.ანუსის.ქიმიური.91, 1247–1253 (2019).
მაიკლი, ი. და სხვ.სპინერი საშარდე გზების ინფექციების მყისიერი დიაგნოსტიკისთვის.ეროვნული ბიოსამედიცინო მეცნიერება.პროექტი.4, 591–600 (2020).
Lee, E., Larson, A., Kotari, A., and Prakash, M. Handyfuge-LAMP: იაფი ელექტროლიტების გარეშე ცენტრიფუგაცია ნერწყვში SARS-CoV-2-ის იზოთერმული გამოვლენისთვის.https://doi.org/10.1101/2020.06.30.20143255 (2020).
Lee, S., Jeong, M., Lee, S., Lee, SH, and Choi, J. Mag-spinner: შემდეგი თაობის მოსახერხებელი, ხელმისაწვდომი, მარტივი და პორტატული (FAST) მაგნიტური გამოყოფის სისტემები.Nano Advances 4, 792–800 (2022).
აშშ-ს გარემოს დაცვის სააგენტო.მასალების მდგრადი მენეჯმენტის წინსვლა: 2018 წლის ფაქტობრივი ფურცელი, რომელიც აფასებს ტენდენციებს მასალების წარმოებასა და მენეჯმენტში შეერთებულ შტატებში.(2020).https://www.epa.gov/sites/default/files/2021-01/documents/2018_ff_fact_sheet_dec_2020_fnl_508.pdf.
Sarao, V., Veritti, D., Boschia, F. and Lanzetta, P. სტეროიდები ბადურის დაავადებების ინტრავიტრეალური მკურნალობისთვის.მეცნიერება.ჟურნალი Mir 2014, 1–14 (2014).
ლუდი, შუადღის ჩაი და ა.შ. ტრიამცინოლონ აცეტონიდის ინტრაოკულარული კონცენტრაციები და ფარმაკოკინეტიკა ერთი ინტრავიტრეალური ინექციის შემდეგ.Ophthalmology 110, 681-686 (2003).
Audren, F. და სხვ.ტრიამცინოლონ აცეტონიდის ეფექტის ფარმაკოკინეტიკური-ფარმაკოდინამიკური მოდელი მაკულას ცენტრალურ სისქეზე დიაბეტური მაკულარული შეშუპების მქონე პაციენტებში.ინვესტირება.ოფთალმოლოგია.ხილული.მეცნიერება.45, 3435–3441 (2004).
Ober, MD et al.ტრიამცინოლონ აცეტონის რეალური დოზა გაზომილი იყო ინტრავიტრეალური ინექციის ჩვეულებრივი მეთოდით.დიახ.ჯ.ოფთალმოლი.142, 597–600 (2006).
Chin, HS, Kim, TH, Moon, YS და Oh, JH კონცენტრირებული ტრიამცინოლონის აცეტონიდის მეთოდი ინტრავიტრეალური ინექციისთვის.Retina 25, 1107–1108 (2005).
Tsong, JW, Persaud, TO & Mansour, SE დეპონირებული ტრიამცინოლონის რაოდენობრივი ანალიზი საინექციო.Retina 27, 1255–1259 (2007).
SM ნაწილობრივ მხარდაჭერილია მუკაის ფონდისთვის, მასაჩუსეტსის თვალისა და ყურის საავადმყოფოში, ბოსტონი, მასაჩუსეტსი, აშშ.
ოფთალმოლოგიის დეპარტამენტი, ჰარვარდის სამედიცინო სკოლა, მასაჩუსეტსის თვალისა და ყური, 243 ჩარლზის ქ., ბოსტონი, მასაჩუსეტსი, 02114, აშშ