Yazarlar profesör Yu Feng, Dr. Jenna Briddell, Ian Woodward ve Lucas Attia'ya yardımcı tartışmaları için teşekkür ediyor.

1. 3D baskılı deneysel bileşenlerin hazırlanması
NOT: Protokolde kullanılan tüm yazılımlar Malzeme Tablosunda belirtilmiştir. Ayrıca, kullanılan dilimleme yazılımı Malzeme Tablosundalistelenen 3D yazıcıya özgüdür; ancak, bu protokol çok çeşitli stereolitografi (SLA) 3D yazıcılara genişletilebilir.
<ol><li>Hasta CT taramalarını 3D nesnelere (.stl dosyaları) dönüştürün. NOT: Bu çalışmalarda kullanılan spesifik akciğer modelinin geometrik özelliklerinin daha ayrıntılı bir şekilde tartışılması için Feng veark.<ol>
<li>CT tarama yazılımını kullanarak CT taramalarını bir 3D nesneye dönüştür (bkz. Malzeme Tablosu). CT taramasını açın ve -800 ila -1000 aralığında bir ayara sahip Eşik aracını kullanarak hava sahasında bir maske oluşturun. 3D Önizleme aracını kullanarak, 3D işlemeyi görüntüleyin ve nesneyi dışa aktarın (Dosya | Verme) .stl dosyası olarak.</li>
		<li>Dosyaları kafes düzenleme yazılımına içe aktarma (bkz. Malzeme Tablosu), Seç aracını kullanarak pürüzlü özellikleri kaldırın (Heykel | Fırçalar: "Shrink/Smooth" | Özellikler: Mukavemet (50), Boyut (10), Derinlik(0)). Yüzeyi düzleştirin (Ctrl+A | Deformasyon | Pürüzsüz | Yumuşatma (0,2), Yumuşatma Ölçeği (1)).</li>
		<li>Mesh düzenleme yazılımında, bu nesnelerin duvarını 2 mm uzatın (Ctrl+A | | Düzenle Uzaklık) ve iç nesnenin sadece duvar kalacak şekilde içi boş kalmasına izin verin. Nesneyi dilimleme (| seçin | Düzenle Plane Cut) trakeada bir giriş oluşturmak için ve nesnenin çıkış oluşturmak için her loba dallandığı 2 veya3. NOT: 2 mm kalınlığı, Malzeme Tablosunda listelenen 3D yazıcının üreticisi tarafından belirtilen kabul edilebilir özellik boyutlarına göre seçilmiştir. Bu kalınlık, modelin iç geometrisi korunursa mevcut 3D yazıcının özelliklerine göre ayarlanabilir.</li>
	</ol></li>
	<li>Hasta akciğer modeli çıkış geometrilerini, Malzeme Tablosundalistelenen daha önce tasarlanmış lob çıkış kapağı bileşenleriyle(Şekil 1B,C)uyumlu olacak şekilde değiştirin.<ol>
<li>CT taramasını içeride çoğaltan, duvar kalınlığı 2 mm olan ve giriş ve çıkışlarda açık olan 3B nesneyi Katı Gövde olarak 3D modelleme yazılımına (bkz. Malzeme Tablosu)içe aktarın (Açık | Kafes Dosyaları | Seçenekler | Katı Gövde).</li>
		<li>Prizlerin her birinde yüze dayalı bir düzlem oluşturma (| Referans Geometri | Düzlem). Birleştirme aracını kullanarak, düzlemdeki bir çizimde çıkışın iç duvarını ve dış duvarını takip edin(Çizim | Spline).</li>
		<li>Modelin iç ve dış duvarına bağlanmak için bir silindire (OD 18,5 mm, ID 12,5 mm, H 15,15 mm) çatı katı, böylece çıkış her lobda düzgün olacak şekilde genişletilir (Özellikler | Loftlu Patron/Taban). Kapakla eşleştirmek için çıkışın kenarına bir çentik ekleyin (Özellikler | Ekstrüde Kesim | Uzaklık). NOT: Kapak (Şekil 1D) çıkışların boyutlarına uyan ve model çıkışının çentiğiyle birbirine bağlanan bir rafa sahip içi boş bir silindirdir. Kapağın bir ucu, kimliğin parçanın geri kalanından daha küçük olacak şekilde engellenir, bu dikenli boru bağlantısının etrafına sıkı bir uyum sağlar(Şekil 1E). Dikenli boru bağlantısı, dikenli koni şeklindedir, böylece dikenli kapak açıklığından geçer, ancak parçanın geri kalanı uymaz, bu da boru bağlantısının kapağa güvenli bir şekilde oturmasını sağlar. Böylece, kapak hem dikenli boru bağlantısının hem de akciğer modelinin etrafına sıkıca oturur (Şekil 1F,G).</li>
		<li>akciğer modelinin giriş kısmını istenen deneysel koşullara bağlı olarak değiştirin. Boğaz ve glottal bölgeler, kendi kendine nefes alabilen bir hastayı taklit etmek için dahil edilebilir (Şekil 1B). Trakeanın üzerindeki bölgeler, ventilatör desteğinde entübe bir hastayı taklit etmek için ekstrüde bir kesim kullanılarak çıkarılabilir (Özellikler | Ekstrüde Kesim) (Şekil 1C).</li>
	</ol></li>
	<li>3D yazıcı üreticisi tarafından sağlanan dilimleme yazılımında deneysel bileşenleri yönlendirin ve destekleyin.<ol>
<li>3D parça dosyalarını 3D yazıcı dilimleme yazılımına içe aktarın ve uygun reçineyi seçin. Akciğer modellerini ve dikenli boru bağlantılarını yazdırmak için sert bir reçine ve kapakları yazdırmak için yumuşak bir reçine kullanın. NOT: Kapakları yazdırmak için kullanılan reçine, lob çıkışının üzerine gerilmesine ve hava geçirmez bir conta oluşturmasına izin vermek için elastik özelliklere sahip olmalıdır.</li>
		<li>Parça yönünü, herhangi bir "ada" ve keşfedilmemiş hacim en aza indirilmiş olacak şekilde ayarlayın. Akciğer modelleri için en iyi yönelim, baskı platformundan uzağa bakan lob çıkışlarıdır. Hem dikenli boru bağlantılarının hem de kapakların baskı platformuna bakan daha geniş kısımlara sahip olduğundan emin olun. NOT: Tek tek dilimler, parçanın ana gövdesine bağlı olmadan bir dilimde ilk kez görünen bölümlerinin "adaların" görünümünü kontrol etmek için görüntülenebilir. Gözden geçirme işlevi, düzensiz hacimli dilimleri, yazdırma sırasında parçanın içine sıkıştırılmış reçinenin yer alabileceği alanları kontrol etmek için kullanılabilir. Hem "adalar" hem de keşfedilmemiş hacimler baskı kalitesini düşürür ve yazdırma hatasına neden olabilir.</li>
		<li>Her dilimi ayrı ayrı görüntüleyerek, parçada kalan "adalara" ve önemli çıkıntlara sahip alanlara destek ekleyin. Tüm alanların düzgün desteklendiğini doğrulamak için yazdırma dilimlerini dışa aktarın ve görüntüleyin.</li>
	</ol></li>
	<li>Deneysel bileşenleri yazdırın ve üretici talimatlarına göre tam işlem sonrası. NOT: Aşağıda açıklanan tüm işlem sonrası adımlar, Malzeme Tablosu 'nda listelenen 3D yazıcıya özgüdir. Alternatif yazıcılar veya malzemeler kullanırken, üretici yönergelerini yansıtacak şekilde bu adımları ayarlayın.<ol>
<li>Yumuşak reçine ile basılan parçalar için, üretici özelliklerine göre 8 saat boyunca bir konveksiyon fırınında fazla kesilmemiş reçine ve termal kür çıkarmak için % 99 saflıkta izopropil alkol (IPA) ≥ yıkayın. NOT: Yumuşak reçine ile basılan parçalar baskıdan hemen sonra çok hassas olabilir, bu nedenle temizleme adımları sırasında özel dikkat edilmelidir. Parça bozulmasını önlemek için IPA'ya maruz kalma, malzemenin çözücü maruz kalma sınırının altında tutulmalıdır.</li>
		<li>Sert reçineye basılan parçalar için, fazla işlenmemiş reçineyi çıkarmak için IPA ile yıkayın ve bir UV fırınında (5-10 mW/ cm2'de365 nm ışık) yan başına 1 dakika kürleyin. NOT: 3D baskılı kopyanın doğruluğunu değerlendirmek için, orijinal 3D işleme ile 3D baskılı kopya arasındaki varyasyonları karşılaştırmak için basılı parçanın μCT taramasının ve CT tarama yazılımının kullanılması önerilir.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Akış hızı kontrolü için boru sisteminin montajı
<ol><li>1/4" dikenli boru bağlantı parçalarını manifoldun yanına 6 bağlantı noktası (Şekil 2A-6) ve kalan bağlantı noktasına oturan 3/8" dikenli tüp ile vidala.</li>
	<li>1/4" boruyu istediğiniz uzunluklarda kesin ve bağlantıya itme vanalarının her bir ucuna yerleştirin(Şekil 2A-5). Her vanayı manifolda takılan 1/4" bağlantı parçalarından birine takın.</li>
	<li>Her vananın diğer ucuna bir akış ölçer (Şekil 2A-4) bağlayın.</li>
	<li>Boru sistemini ahşap tahtanın üzerine, manifoldun tek 3/8" bağlantı parçasının tahtanın kenarından uzanacak şekilde yerleştirin. Yerinde sabitlemek için, ahşap tahtanın yanına iki vida ekleyin ve manifoldu tel kullanarak vidalara takın.</li>
	<li>Vanaların ve akış ölçerlerin her birinin etrafına yerleştirilmiş dört vida ekleyin ve her birini ahşap tahtaya sabitlemek için tel kullanın (Şekil 2E).</li>
	<li>Yaklaşık 6" 3/8" ID boru ile manifoldu sıralı 0,1 μm gözenek boyutu vakum sınıfı filtreye bağlayın. Filtrenin diğer ucunu başka bir 6" 3/8" kimlik tüpü kullanarak akış denetleyicisine bağlayın NOT: Boru sisteminin sadece bir kez monte edilmesi gerekir.</li>
</ol>3. Hasta akciğer modeli ile lob çıkış kapaklarının montajı
NOT: Protokolün bu bölümü her deneysel çalıştırmadan önce tamamlanmalıdır.
<ol><li>Kapak tabanındaki açıklıktan çıkıntılı nozül ile kapağa dikenli boru bağlantısı yerleştirin. İlk olarak, oval dikenli boru bağlantı tabanının bir ucunu kapağa yerleştirin. Daha sonra, esnek kapağı oval tabanın diğer ucuna dikkatlice uzatın ve ince tabanı kırmamaya özel dikkat edin. NOT: Yeni basılan kapaklar istenilenden daha sert olabilir ve kapak iç kısmı boyunca iki parmak çalıştırılarak uzatılabilir.</li>
	<li>10 μm filtre kağıdını çıkış alanından biraz daha büyük olacak şekilde kesin. Filtre kağıdını lob çıkışının üzerine katlayın ve bir elinizle yerinde tutun.</li>
	<li>Öte yandan, dikenli boru bağlantısına sahip kapağı çıkış üzerine germek için cımbız kullanın. Kapağın çentiği lob çıkışındaki ilgili çentikle eşleşene kadar kapağı aşağı bastırın (Şekil 2C). NOT: Bu adımda filtre kağıdının yırtılması sonuçları geçersiz kılabilir, bu nedenle kapağı prize bastırırken aşırı güçten kaçınmak için özel dikkat gösterilmelidir.</li>
	<li>Kalan tüm lob çıkışları için tekrarlayın (Şekil 2D).</li>
</ol>4. Klinik olarak ilgili hava akış profilinin üretimi
NOT: Protokolün bu bölümü her deneysel çalıştırmadan önce tamamlanmalıdır.
<ol><li>Dikenli boru bağlantısına çok fazla yanal basınç uygulamamaya dikkat ederek, her akciğer modeli lob çıkışını ilgili akış ölçerin ve vananın tüpüne bağlayın. Akciğer modeline toplam hava debisini ölçmek için elektronik akış ölçeri akciğer modeli ağız girişine takın.</li>
	<li>Akış kontrol cihazını (Şekil 2A-7) ve vakum pompasını(Şekil 2A-8)açın. Akış denetleyicisinde "test kurulumu" ayarını seçin ve elektronik akış ölçer istenen toplam akış hızını görüntüleyene kadar akış hızını yavaşça artırın.</li>
	<li>Valfleri kullanarak (Şekil 2E-5), beş akciğer lobunun her biri boyunca akış hızını ayarlayın: Sağ Üst (RU), Sağ Orta (RM), Sağ Alt (RL), Sol Üst (LU) ve Sol Alt (LL). Akış ölçerlerde gösterilen lob akış hızları(Şekil 2E-4)istenilen değerde sabit kaldıktan sonra, sistemde herhangi bir sızıntı olmadığını doğrulamak için elektronik akış ölçerdeki genel akış hızını tekrar kontrol edin.<ol>
<li>Toplam akış hızında bir tutarsızlık varsa, akış denetleyicisiyle akış hızını düşürin, tüm vanaları tamamen açık konfigürasyona ayarlayın ve 4.2 ve 4.3 adımlarını yineleyin. NOT: Burada sunulan sonuçlar, Sul ve arkadaşları tarafından bildirilen verilere dayanarak hava akış profilleri kullanılarak elde edilmiştir.10 Bu lobar akış fraksiyonları, her akciğer lobunun hacmindeki göreceli değişiklikler karşılaştırılarak, hasta akciğerlerinin tam ilham ve son kullanma tarihindeki ince dilim bilgisayarlı tomografi görüntüleri kullanılarak hesaplanmıştır. Sonuçlar, her ikisi de 1 L/dk'luk genel giriş akış hızında iki ayrı akış koşulu için sunulur. Sağlıklı akciğer lob çıkış akış profili her çıkışa giriş akışının aşağıdaki yüzdesiyle dağıtılır: LL-23.7%, LU-23.7%, RL-18.7%, RM-14.0%, RU-20.3%. KOAH lob çıkış akış profili her çıkış arasında giriş akışının aşağıdaki yüzdesiyle dağıtılır: LL-10.0%, LU-29.0%, RL-13.0%, RM-5.0%, RU-43.0%9,10.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Akış kontrol cihazının "test kurulumu" işlevinden çıkın, ancak vakum pompasını açık bırakın. NOT: Vakum pompasını akış hızlarını ayarlamak ve biriktirme deneyini gerçekleştirmek arasında kapatmak, oluşturulan akış profilinde yanlışlıklara yol açabilir. Aerosol biriktirme testini tamamlamak için istenen akış hızları ayarlandıktan sonra vakum pompasının açık bırakılması önerilir.</li>
</ol>5. Aerosollerin akciğer modeline teslimi
NOT: Deneyler, nebülizör tarafından oluşturulan aerosollere maruz kalmayı en aza indirmek için kanat kapalı bir duman kaputunda yapılmalıdır.
<ol><li>Nebülizörü istenen floresan parçacıkların çözeltisi ile doldurun (Şekil 2A-1) ve akciğer modeli girişine bağlanın (Şekil 2B). NOT: Burada sunulan sonuçlar, metanoldeki 1 μm floresan polistiren parçacıklarının 1:100 seyreltilmesinin 30 mL'si kullanılarak elde edilmiştir.<ol>
<li>Deneysel kurulumu doğrulamak için, nebülizörü herhangi bir hedefleme cihazı olmadan doğrudan akciğer modeli girişine bağlayın.</li>
		<li>Bir hedefleme cihazının etkinliğini ölçmek için, nebülizörü cihaza bağlayın ve cihazı akciğer modeline yerleştirin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Basınçlı hava hattını nebülizöre bağlayın ve duman davlumbaz kuşağını mümkün olduğunca kapatın.</li>
	<li>Akış denetleyicisini bir 10 s deneme için çalışacak şekilde ayarlayın. Çalıştırmaya basmadan önce, basınçlı hava vanasını hafifçe açarak nebülizör içinde bir aerosol üretmeye başlayın.</li>
	<li>Akış kontrol cihazına basın ve basınçlı hava vanasını hemen tamamen açın. Akış kontrolörü yaklaşık 9 s'ye ulaştığında, basınçlı hava vanasını kapatmaya başlayın.</li>
	<li>Basınçlı hava valfi tamamen kapatıldıktan sonra, nebülizörü basınçlı hava hattından çıkarın, duman davlumbazını tamamen kapatın, vakum pompasını kapatın ve duman kaputundan yaklaşık 10 dakika boyunca aerosollerin temizlenmesini sağlar. NOT: Boru sistemi içinde bir vakumun birikmesini önlemek için bir çalıştırmayı tamamladıktan sonra vakum pompasının kapatılması önemlidir.</li>
	<li>Yeterli süre bekledikten sonra, dikenli boru bağlantılarını kırmamaya özel dikkat ederek akciğer modelini boru sisteminden çıkarın.</li>
	<li>Kapağın kenarının altında bir çift cımbız çalıştırarak ve akciğer modelinden hafifçe kaldırarak lob çıkış kapaklarını çıkarın.</li>
	<li>Filtre kağıdını kapaktan çıkarın ve altta biriken parçacıkların plakanın kuyusuna bakacak şekilde 24 kuyu plakasına yerleştirin. Kalan çıkışlar için tekrarlayın ve her loba karşılık gelen kuyuyu etiketleyin. NOT: Herhangi bir kalıntı parçacık birikiminin sonraki deneyleri etkilemesini önlemek için, hem akciğer modelini hem de kapak bileşenlerini IPA veya uygun çözücü ile çalıştırmalar arasında durulamak önemlidir. Bu, istenildiği gibi toplanabilir ve analize dahil edilebilir. Ayrıca, kullanılan tüm çoğaltmaların parça bütünlüğünü korumak için IPA'ya minimum düzeyde maruz kaldığına emin olmak için bir günlük tutulur ve kullanımdan önce görsel parça incelemesi önerilir.</li>
</ol>6. Çıkış filtresi kağıt görüntüleme
<ol><li>Kuyu plakasını dijital floresan mikroskobuna yerleştirin ve mikroskobu 4 kat büyütmeye ve uygun floresan kanalına ayarlayın.</li>
	<li>Hangi lobun filtre kağıdının en yüksek miktarda parçacık birikimine sahip olduğunu görsel olarak belirleyin ve "Otomatik Açığa Çıkar" işlevini kullanın. Ortaya çıkan pozlama ve tümleştirme süresi değerlerini not alın.</li>
	<li>Bu pozlamayı çalıştırma için tüm filtrelere uygulayın ve ayarın filtrelerin tüm yüksek biriktirme alanları için tatmin edici bir görüntü üretip üretmediğini değerlendirin. NOT: Odak ayarları filtreden filtreye değiştirilebilir; ancak, belirli bir çalıştırma için tüm filtreler aynı pozlama ayarlarında analiz edilmelidir. Aynı anda yalnızca bir odak çerçevesine sahip olmak mümkündür, bu nedenle filtre kağıdındaki bükülmeler veya yırtılmalar görünümdeki biriken tüm parçacıkların odakta olmasını engelleyebilir. Filtre kağıdının kuyu plakasının altına karşı düz olmasını sağlayarak bu önlenebilir.</li>
	<li>Her lobun filtre kağıdının rastgele konumlarında en az üç görüntü alın ve .tiff dosyaları olarak kaydedin.</li>
</ol>7. Parçacık birikiminin nicelleştirilmesi
<ol><li>Belirli bir çalıştırma için tüm filtre kağıdı resimlerini bir ImageJ oturumuna içe aktarın.</li>
	<li>Görüntü | seçerek her görüntünün türünü 8 bit olarak değiştirme | yazın 8-bit.</li>
	<li>Resmi en yüksek floresanla açın ve Görüntü | | ayarlama Eşik penceresi açmak için eşik. Filtre kağıdından gelen arka plan sinyalini en aza indirmek ve parçacıkların kenarlarını açıkça tanımlamak için eşik değerlerini ayarlayın. Bkz. Şekil 3, kaliteli ve düşük kaliteli eşik tasvirleri için. NOT: Yüksek düzeyde biriktirmeye sahip filtreler için, ışığın filtre kağıdı lifleri tarafından kırınımının neden olduğu bir floresan "koronası" büyük parçacık gruplandırmaları etrafında gözlemlenebilir. Bu görüntüleri eşiklerken, çok büyük bir aralık, Şekil 3'teki"zayıf" eşik görüntülerinde gözlemlendiği gibi, bu gruplandırmaların etrafında küçük noktalar veya "tüy benzeri" şekiller görüntüler. Bu, filtre kağıdı liflerinden gelen sinyal parçacıkların kendisinden gelen sinyali gizlemeden en aza indirilene kadar eşiğin alt sınırını kademeli olarak artırarak geliştirilebilir.</li>
	<li>En yüksek floresan görüntünün eşik ayarlarını diğer tüm görüntülere yay.</li>
	<li>Analiz |'ni seçerek parçacıkların sayısını ve toplam floresan alanını ölçün Parçacıkları Analiz Edin. NOT: Veri kümeleri Sidak'ın Çoklu Karşılaştırma Testi ve iki yönlü ANOVA kullanılarak karşılaştırılır. Ayrıca, sadece ilgi lobunda biriktirme, eşit varyans varsayarak bir Öğrenci T testi kullanılarak karşılaştırılır.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Goel, A., Baboota, S., Sahni, J. K., Ali, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exploring+targeted+pulmonary+delivery+for+treatment+of+lung+cancer.">Exploring targeted pulmonary delivery for treatment of lung cancer.</a> International Journal of Pharmaceutical Investigation. 3 (1), 8-14 (2013).</li><li>Kleinstreuer, C., Zhang, Z., Li, Z., Roberts, W. L., Rojas, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+methodology+for+targeting+drug-aerosols+in+the+human+respiratory+system.">A new methodology for targeting drug-aerosols in the human respiratory system.</a> International Journal of Heat and Mass Transfer. 51 (23), 5578-5589 (2008).</li><li>Feng, Y., Chen, X., Yang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+In+Silico+Investigation+of+a+Lobe-Specific+Targeted+Pulmonary+Drug+Delivery+Method.">An In Silico Investigation of a Lobe-Specific Targeted Pulmonary Drug Delivery Method.</a> Design of Medical Devices Conference. , (2018).</li><li>Marple, V. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Next+generation+pharmaceutical+impactor+(a+new+impactor+for+pharmaceutical+inhaler+testing).+Part+I:+Design.">Next generation pharmaceutical impactor (a new impactor for pharmaceutical inhaler testing). Part I: Design.</a> Journal of Aerosol Medicine. 16 (3), 283-299 (2003).</li><li>Feng, Y., Zhao, J., Chen, X., Lin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+In+Silico+Subject-Variability+Study+of+Upper+Airway+Morphological+Influence+on+the+Airflow+Regime+in+a+Tracheobronchial+Tree.">An In Silico Subject-Variability Study of Upper Airway Morphological Influence on the Airflow Regime in a Tracheobronchial Tree.</a> Bioengineering. 4 (4), 90 (2017).</li><li>Huynh, B. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Development+and+Validation+of+an+In+Vitro+Airway+Model+to+Assess+Realistic+Airway+Deposition+and+Drug+Permeation+Behavior+of+Orally+Inhaled+Products+Across+Synthetic+Membranes.">The Development and Validation of an In Vitro Airway Model to Assess Realistic Airway Deposition and Drug Permeation Behavior of Orally Inhaled Products Across Synthetic Membranes.</a> Journal of Aerosol Medicine and Pulmonary Drug Delivery. 31 (2), 103-108 (2018).</li><li>Lizal, F., Elcner, J., Hopke, P. K., Jedelsky, J., Jicha, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+realistic+human+airway+model.">Development of a realistic human airway model.</a> Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine. 226 (3), 197-207 (2011).</li><li>Wei, X., Hindle, M., Delvadia, R. R., Byron, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Vitro+Tests+for+Aerosol+Deposition.+V:+Using+Realistic+Testing+to+Estimate+Variations+in+Aerosol+Properties+at+the+Trachea.">In Vitro Tests for Aerosol Deposition. V: Using Realistic Testing to Estimate Variations in Aerosol Properties at the Trachea.</a> Journal of Aerosol Medicine and Pulmonary Drug Delivery. 30 (5), 339-348 (2017).</li><li>Kolewe, E. L., Feng, Y., Fromen, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Realizing+Lobe-Specific+Aerosol+Targeting+in+a+3D-Printed+In+Vitro+Lung+Model.">Realizing Lobe-Specific Aerosol Targeting in a 3D-Printed In Vitro Lung Model.</a> Journal of Aerosol Medicine and Pulmonary Drug Delivery. , (2020).</li><li>Sul, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+Airflow+Sensitivity+to+Healthy+and+Diseased+Lung+Conditions+in+a+Computational+Fluid+Dynamics+Model+Validated+In+Vitro.">Assessing Airflow Sensitivity to Healthy and Diseased Lung Conditions in a Computational Fluid Dynamics Model Validated In Vitro.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 140 (5), (2018).</li><li>Martonen, T. B., Katz, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deposition+Patterns+of+Polydisperse+Aerosols+Within+Human+Lungs.">Deposition Patterns of Polydisperse Aerosols Within Human Lungs.</a> Journal of Aerosol Medicine. 6 (4), 251-274 (1993).</li><li>Nahar, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro,+in+vivo+and+ex+vivo+models+for+studying+particle+deposition+and+drug+absorption+of+inhaled+pharmaceuticals.">In vitro, in vivo and ex vivo models for studying particle deposition and drug absorption of inhaled pharmaceuticals.</a> European Journal of Pharmaceutical Sciences. 49 (5), 805-818 (2013).</li><li>Nichols, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Multi-laboratory+in+Vitro+Study+to+Compare+Data+from+Abbreviated+and+Pharmacopeial+Impactor+Measurements+for+Orally+Inhaled+Products:+a+Report+of+the+European+Aerosol+Group+(EPAG).">A Multi-laboratory in Vitro Study to Compare Data from Abbreviated and Pharmacopeial Impactor Measurements for Orally Inhaled Products: a Report of the European Aerosol Group (EPAG).</a> AAPS PharmSciTech. 17 (6), 1383-1392 (2016).</li><li>Yoshida, H., Kuwana, A., Shibata, H., Izutsu, K. I., Goda, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+Aerodynamic+Particle+Size+Distribution+Between+a+Next+Generation+Impactor+and+a+Cascade+Impactor+at+a+Range+of+Flow+Rates.">Comparison of Aerodynamic Particle Size Distribution Between a Next Generation Impactor and a Cascade Impactor at a Range of Flow Rates.</a> AAPS PharmSciTech. 18 (3), 646-653 (2017).</li><li>Feng, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+in+silico+inter-subject+variability+study+of+extra-thoracic+morphology+effects+on+inhaled+particle+transport+and+deposition.">An in silico inter-subject variability study of extra-thoracic morphology effects on inhaled particle transport and deposition.</a> Journal of Aerosol Science. 123, 185-207 (2018).</li><li>Kleinstreuer, C., Seelecke, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhaler+system+for+targeted+maximum+drug-aerosol+delivery.">Inhaler system for targeted maximum drug-aerosol delivery.</a> United States patent. , (2005).</li><li>. How Medical 3D Printing is Gaining Ground in Top Hospitals Available from: <a target="_blank" href="https://www.materialise.com/en/blog/3d-printing-hospitals">https://www.materialise.com/en/blog/3d-printing-hospitals</a> (2019)</li><li>Weber, P. W., Price, O. T., McClellan, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Demographic+Variability+of+Inhalation+Mechanics:+A+Review.">Demographic Variability of Inhalation Mechanics: A Review.</a> Defense Threat Reduction Agency. , (2016).</li><li>Jiang, Y. Y., Xu, X., Su, H. L., Liu, D. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gender-related+difference+in+the+upper+airway+dimensions+and+hyoid+bone+position+in+Chinese+Han+children+and+adolescents+aged+6-18+years+using+cone+beam+computed+tomography.">Gender-related difference in the upper airway dimensions and hyoid bone position in Chinese Han children and adolescents aged 6-18 years using cone beam computed tomography.</a> Acta Odontologica Scandinavica. 73 (5), 391-400 (2015).</li><li>Martin, S. E., Mathur, R., Marshall, I., Douglas, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+age,+sex,+obesity+and+posture+on+upper+airway+size.">The effect of age, sex, obesity and posture on upper airway size.</a> European Respiratory Journal. 10 (9), 2087 (1997).</li><li>Xi, J., Longest, P. W., Martonen, T. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+the+laryngeal+jet+on+nano-+and+microparticle+transport+and+deposition+in+an+approximate+model+of+the+upper+tracheobronchial+airways.">Effects of the laryngeal jet on nano- and microparticle transport and deposition in an approximate model of the upper tracheobronchial airways.</a> Journal of Applied Physiology. 104 (6), 1761-1777 (2008).</li><li>Zhao, J., Feng, Y., Fromen, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glottis+motion+effects+on+the+particle+transport+and+deposition+in+a+subject-specific+mouth-to-trachea+model:+A+CFPD+study.">Glottis motion effects on the particle transport and deposition in a subject-specific mouth-to-trachea model: A CFPD study.</a> Computers in Biology and Medicine. 116, 103532 (2020).</li><li>Kim, S. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronic+obstructive+pulmonary+disease:+lobe-based+visual+assessment+of+volumetric+CT+by+Using+standard+images--comparison+with+quantitative+CT+and+pulmonary+function+test+in+the+COPDGene+study.">Chronic obstructive pulmonary disease: lobe-based visual assessment of volumetric CT by Using standard images--comparison with quantitative CT and pulmonary function test in the COPDGene study.</a> Radiology. 266 (2), 626-635 (2013).</li><li>. The Cancer Imaging Archive Available from: <a target="_blank" href="https://www.cancerimagingarchive.net/">https://www.cancerimagingarchive.net/</a> (2020)</li><li>Li, A., Ahmadi, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computer+Simulation+of+Deposition+of+Aerosols+in+a+Turbulent+Channel+Flow+with+Rough+Walls.">Computer Simulation of Deposition of Aerosols in a Turbulent Channel Flow with Rough Walls.</a> Aerosol Science and Technology. 18 (1), 11-24 (1993).</li><li>Khalili, S. F., Ghanbarzadeh, S., Nokhodchi, A., Hamishehkar, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+different+coating+materials+on+the+prevention+of+powder+bounce+in+the+next+generation+impactor.">The effect of different coating materials on the prevention of powder bounce in the next generation impactor.</a> Research in Pharmaceutical Sciences. 13 (3), 283-287 (2018).</li><li>Galliger, Z., Vogt, C. D., Panoskaltsis-Mortari, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+bioprinting+for+lungs+and+hollow+organs.">3D bioprinting for lungs and hollow organs.</a> Translational Research. 211, 19-34 (2019).</li><li>Schwarz, K., Biller, H., Windt, H., Koch, W., Hohlfeld, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+exhaled+particles+from+the+healthy+human+lung--a+systematic+analysis+in+relation+to+pulmonary+function+variables.">Characterization of exhaled particles from the healthy human lung--a systematic analysis in relation to pulmonary function variables.</a> Journal of Aerosol Medicine and Pulmonary Drug Delivery. 23 (6), 371-379 (2010).</li><li>Patton, J. S., Byron, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhaling+medicines:+delivering+drugs+to+the+body+through+the+lungs.">Inhaling medicines: delivering drugs to the body through the lungs.</a> Nature Reviews Drug Discovery. 6 (1), 67-74 (2007).</li><li>Zhang, Z., Kleinstreuer, C., Kim, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cyclic+micron-size+particle+inhalation+and+deposition+in+a+triple+bifurcation+lung+airway+model.">Cyclic micron-size particle inhalation and deposition in a triple bifurcation lung airway model.</a> Journal of Aerosol Science. 33 (2), 257-281 (2002).</li><li>Ju, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineering+of+Nebulized+Metal-Phenolic+Capsules+for+Controlled+Pulmonary+Deposition.">Engineering of Nebulized Metal-Phenolic Capsules for Controlled Pulmonary Deposition.</a> Advanced Science. 7 (6), 1902650 (2020).</li></ol>

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Tam bir inhalasyon dozunun pulmoner farmasötik testi için mevcut son teknoloji cihaz, bir aerosolün aerodinamik çapını ölçen Next Generator Impactor'dur(NGI). Bu boyutlandırma verileri daha sonra sağlıklı bir yetişkin erkek için geliştirilen bir korelasyona dayanarak aerosolin çökeceği akciğer neslini tahmin etmek için kullanılır11. Ne yazık ki, bu yöntem bölgesel akciğer birikimindeki farklılıkları değerlendirme, hastalık koşullarının farm...

Akciğer kanseri ve kronik obstrüktif akciğer hastalığı (KOAH) gibi birçok akciğer hastalığı hastalık özelliklerinde bölgesel farklılıklar göstermektedir; bununla birlikte, akciğerin sadece hastalıklı bölgelerine ilaç verilmesini hedeflemek için terapötik tekniklerin eksikliğivardır 1. Birden fazla hesaplamalı akışkan dinamiği (CFD) modeli, akciğer 2,3'teki belirli düzenleri tanımlayarak ilaç biriktirme profillerini modüleetmeninmümkün olduğunu göstermiştir. Hastalıklı akciğer bölgelerine aerosol dağılımını kontrol etmek için laboratuvarımızda bölgesel hedefleme yeteneklerine sahip hem inhalatörlerin hem de endotrakeal (ET) tüp adaptörlerinin geliştirilmesi devam etmektedir. Bu ilkelerin klinik kullanıma genişletilmesi mevcut preklinik test kapasitesi ile sınırlıdır. Bir ilacın akciğer içinde biriktirdİğİ kesin konum, etkinliğin en iyi tahmincisi olarak bilinir; bununla birlikte, solunabilir terapötiklerin mevcut farmasötik değerlendirmeleri en sık parçacık boyutunun in vitro-in vivo korelasyonları kullanılarak sadece yaklaşık biriktirme4kullanılarak tahmin edilmektedir. Bu teknik, farklı hava yolu geometrilerinin akciğerin çeşitli lobları aracılığıyla bölgesel dağılım üzerindeki etkilerini belirlemek için herhangi bir mekansal analize izin vermez. Ek olarak, bu test anatomik olarak doğru akciğer geometrilerinden yoksun, araştırmacıların gösterdiği biriktirme profilleri üzerinde önemli bir etkisi olabilir5. Hastaya özgü akciğer geometrilerinin üst hava yollarının eklenmesi yoluyla test protokollerine dahil etmek için bazı çabalar yapılmıştır; bununla birlikte, bu yaklaşımların çoğu her akciğer lob6,7,8yerine akciğerin çeşitli nesillerine aerosol iletimini örnekler. Aşağıdaki protokol, akciğer9'unbeş lobunun her birinde bağıl parçacık birikimini ölçme kapasitesine sahip hastaya özgü akciğer modelleri üretmek için yüksek verimli bir yöntem sunar.
Anatomik olarak doğru model akciğerler 3D baskı hasta bilgisayarlı tomografi (BT) taramaları ile üretilir. Kolayca monte edilmiş bir akış sistemi ile birlikte kullanıldığında, model akciğer loblarının her biri aracılığıyla göreli akış hızları bağımsız olarak kontrol edilebilir ve farklı hasta demografisi ve/ veya hastalık durumlarını taklit etmek için uyarlanabilir. Bu yöntemle araştırmacılar, potansiyel terapötik yöntemlerin etkinliğini ilgili bir akciğer geometrisinde test edebilir ve her yöntemin performansını hastalıklı morfolojinin ilerlemesiyle ilişkilendirebilir. Burada laboratuvarımızda geliştirilen iki cihaz tasarımı, ağızda veya trakeadaki aerosol salınımının yerini kontrol ederek istenilen akciğer lobunda birikimi artırma yetenekleri açısından test edilmektedir. Bu protokol ayrıca, o hastanın BT tarama verilerine özgü bir model akciğerde tedavi etkinliğinin hızlı tahminini kolaylaştırarak hastalar için kişiselleştirilmiş prosedürlerin gelişimini önemli ölçüde etkileme potansiyeline sahiptir.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>1/4&#34; Plastic Barbed Tube Fitting</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>5372K111</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10 um Filter Paper</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>1093-110</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1um Fluorescent Polystyrene Particles</td>
			<td>Polysciences</td>
			<td>15702-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1um Non-Fluorescent Polystyrene Particles</td>
			<td>Polysciences</td>
			<td>8226</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-Propanol</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>A516-4</td>
			<td>Referred to in protocol as &#34;IPA&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3/8&#34; Plastic Barbed Tube Fitting</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>5372K117</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Air Flow Meter (1 - 280 mL/min)</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>41695K32</td>
			<td>Referred to in protocol as &#34;flow meter&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon M1 3D Printer</td>
			<td>Carbon 3D</td>
			<td></td>
			<td>https://www.carbon3d.com/, Associated software referred to in protocol as &#34;slicing software&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Collison Jet Nebulizer</td>
			<td>CH Technologies</td>
			<td>ARGCNB0008 (CN-25)</td>
			<td>6 Jet MRE style horizontal collision with glass jar, Referred to in protocol as &#34;nebulizer&#34;, http://chtechusa.com/Manuals/MRE_Collison_Manual.pdf</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Convection Oven</td>
			<td>Yamato</td>
			<td>DKN602</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copley Critical Flow Controller TPK2000 Reve 120V</td>
			<td>MSP Corp</td>
			<td>0001-01-9810</td>
			<td>Referred to in protocol as &#34;flow controller&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copley High Capacity Pump Model HCP5</td>
			<td>MSP Corp</td>
			<td>0001-01-9982</td>
			<td>Referred to in protocol as &#34;vacuum pump&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cytation</td>
			<td>BioTek</td>
			<td>CYT5MPV</td>
			<td>Multifunctional Spectrophotometer/Fluorescent imager equiped with 4x/20x/40x objectives and DAPI/GFP/TexasRed laser/filter cubes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EPU40 Resin</td>
			<td>Carbon 3D</td>
			<td></td>
			<td>https://www.carbon3d.com/materials/epu-elastomeric-polyurethane/, Referred to in protocol as &#34;soft resin&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter for vacuum pump</td>
			<td>Whatman</td>
			<td>6722-5000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flow Meter Model DFM 2000</td>
			<td>MSP Corp</td>
			<td>0001-01-8764</td>
			<td>Referred to in protocol as &#34;electronic flow meter&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ImageJ Software</td>
			<td>ImageJ</td>
			<td></td>
			<td>https://imagej.nih.gov/ij/download.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inline Air Flow Control Valve (Push-to-Connect)</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>62005K333</td>
			<td>Referred to in protocol as &#34;valve&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inline Filter Devices</td>
			<td>Whatman</td>
			<td>WHA67225000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Marine-Grade Plywood Sheet</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>62005K333</td>
			<td>Referred to in protocol as &#34;wooden board&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Materialise Mimics Software</td>
			<td>Materialise</td>
			<td></td>
			<td>https://www.materialise.com/en/medical/mimics-innovation-suite, Referred to in protocol as &#34;CT scan software&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Meshmixer Software</td>
			<td>Autodesk</td>
			<td></td>
			<td>http://www.meshmixer.com/, Referred to in protocol as &#34;mesh editing software&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>A454-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Opticure LED Cube</td>
			<td>APM Technica</td>
			<td>102843</td>
			<td>Referred to in protocol as &#34;UV oven&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PR25 Resin</td>
			<td>Carbon 3D</td>
			<td></td>
			<td>https://www.carbon3d.com/materials/uma-urethanemethacrylate, /Referred to in protocol as &#34;hard resin&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PVC Tube for Chemicals</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>5231K161</td>
			<td>1/4&#34; ID</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Screws</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SolidWorks Software</td>
			<td>Dassault Syst&#232;mes&#160;SolidWorks Corporation</td>
			<td></td>
			<td>https://www.solidworks.com/, Referred to in protocol as &#34;3D modeling software&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Straight Flow Rectangular Manifold</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>1125T31</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing to Flow Controller</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>5233K65</td>
			<td>3/8&#34; ID</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wire</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

evaluating regional pulmonary deposition using patient-specific 3d printed lung models

Pulmoner hastalıklar için hedefe yönelik tedavilerin geliştirilmesi, bölgesel aerosol doğumunun öngörülebilmesi ile preklinik test yöntemlerinin mevcudiyeti ile sınırlıdır. Hastaya özgü akciğer modelleri oluşturmak için 3D baskıdan yararlanarak, lobuler pulmoner birikimi ölçmek için yüksek verimli, in vitro deneysel bir kurulumun tasarımını özetliyoruz. Bu sistem, piyasada bulunan ve 3D baskılı bileşenlerin bir kombinasyonu ile yapılır ve akciğerin her lobunun akış hızının bağımsız olarak kontrol edilmesine izin verir. Floresan aerosollerin her loba teslimi floresan mikroskopi kullanılarak ölçülür. Bu protokol, çok çeşitli hasta demografisini ve hastalık durumlarını modelleme yeteneği ile solunum yolu hastalıkları için kişiselleştirilmiş tıbbın büyümesini teşvik etme potansiyeline sahiptir. Hem 3D baskılı akciğer modelinin geometrisi hem de hava akış profili ayarı, değişen yaş, ırk ve cinsiyete sahip hastalar için klinik verileri yansıtacak şekilde kolayca modüle edilebilir. Burada gösterilen endotrakeal tüp gibi klinik olarak ilgili ilaç dağıtım cihazları, bir cihazın akciğerin hastalıklı bir bölgesine terapötik teslimatı hedefleme kapasitesini daha doğru tahmin etmek için test kurulumuna dahil edilebilir. Bu deneysel kurulumun çok yönlülüğü, çok sayıda inhalasyon koşullarını yansıtacak şekilde özelleştirilmesini sağlar ve klinik öncesi terapötik testlerin titizliğini artırır.

Bu boyut aralığındaki (1-5 μm) ve akış koşullarındaki (1-10 L/dk) parçacıklar, hem teorik Stokes sayılarına hem de in vivo verilerine göre akışkan akışı çizgilerini takip eder; bu nedenle, hedeflenen bir teslimat cihazının yokluğunda, akciğer modeline salınan parçacıkların, her loba yönlendirilen toplam hava akışının yüzdesine göre birikmesi beklenir. Daha sonra her loba göreli miktarda partikül iletimi, hastaya özgü yüksek çözünürlüklü bilgisayarlı tomografi (HRCT) taramalar...

Watch this Scientific Journal Video about Evaluating Regional Pulmonary Deposition using Patient-Specific 3D Printed Lung Models at JoVE.com

Evaluating Regional Pulmonary Deposition using Patient-Specific 3D Printed Lung Models

Ayarlanabilir hava akış profillerine sahip CT tarama türevli, 3D baskılı akciğer modellerini kullanarak lob seviyesinde bölgesel pulmoner birikimi ölçmek için yüksek verimli, in vitro bir yöntem sunuyoruz.

Hastaya Özgü 3D Baskılı Akciğer Modelleri Kullanılarak Bölgesel Pulmoner Birikimin Değerlendirilmesi

Development of targeted therapies for pulmonary diseases is limited by the availability of preclinical testing methods with the ability to predict ...

evaluating-regional-pulmonary-deposition-using-patient-specific-3d

Research

JoVE Journal

Bioengineering

4.2K Görüntüleme.  University of Delaware. Ayarlanabilir hava akış profillerine sahip CT tarama türevli, 3D baskılı akciğer modellerini kullanarak lob seviyesinde bölgesel pulmoner birikimi ölçmek için yüksek verimli, in vitro bir yöntem sunuyoruz.

Video: Evaluating Regional Pulmonary Deposition using Patient-Specific 3D Printed Lung Models

Patient-specific Modeling of the Heart: Estimation of Ventricular Fiber Orientations

Patient-specific simulations of heart (dys)function aimed at personalizing cardiac therapy are hampered by the absence of in vivo imaging technology for clinically acquiring myocardial fiber orientations. The objective of this project was to develop a methodology to estimate cardiac fiber orientations from in vivo images of patient heart geometries. An accurate representation of ventricular geometry and fiber orientations was reconstructed, respectively, from high-resolution ex vivo structural magnetic resonance (MR) and diffusion tensor (DT) MR images of a normal human heart, referred to as the atlas. Ventricular geometry of a patient heart was extracted, via semiautomatic segmentation, from an in vivo computed tomography (CT) image. Using image transformation algorithms, the atlas ventricular geometry was deformed to match that of the patient. Finally, the deformation field was applied to the atlas fiber orientations to obtain an estimate of patient fiber orientations. The accuracy of the fiber estimates was assessed using six normal and three failing canine hearts. The mean absolute difference between inclination angles of acquired and estimated fiber orientations was 15.4 &deg;. Computational simulations of ventricular activation maps and pseudo-ECGs in sinus rhythm and ventricular tachycardia indicated that there are no significant differences between estimated and acquired fiber orientations at a clinically observable level.The new insights obtained from the project will pave the way for the development of patient-specific models of the heart that can aid physicians in personalized diagnosis and decisions regarding electrophysiological interventions.

A methodology to estimate ventricular fiber orientations from in vivo images of patient heart geometries for personalized modeling is described. Validation of the methodology performed using normal and failing canine hearts demonstrate that that there are no significant differences between estimated and acquired fiber orientations at a clinically observable level.

Kalp Hastaya özel Modelleme: Ventriküler Fiber Yönelimlerin Tahmini

Patient-specific  simulations of heart (dys)function aimed at personalizing cardiac therapy are hampered  by the absence of in vivo imaging technology for ...

Biyomühendislik

Longitudinal Measurement of Extracellular Matrix Rigidity in 3D Tumor Models Using Particle-tracking Microrheology

The mechanical microenvironment has been shown to act as a crucial regulator of tumor growth behavior and signaling, which is itself remodeled and modified as part of a set of complex, two-way mechanosensitive interactions. While the development of biologically-relevant 3D tumor models have facilitated mechanistic studies on the impact of matrix rheology on tumor growth, the inverse problem of mapping changes in the mechanical environment induced by tumors remains challenging. Here, we describe the implementation of particle-tracking microrheology (PTM) in conjunction with 3D models of pancreatic cancer as part of a robust and viable approach for longitudinally monitoring physical changes in the tumor microenvironment, in situ. The methodology described here integrates a system of preparing in vitro 3D models embedded in a model extracellular matrix (ECM) scaffold of Type I collagen with fluorescently labeled probes uniformly distributed for position- and time-dependent microrheology measurements throughout the specimen. In vitro tumors are plated and probed in parallel conditions using multiwell imaging plates. Drawing on established methods, videos of tracer probe movements are transformed via the Generalized Stokes Einstein Relation (GSER) to report the complex frequency-dependent viscoelastic shear modulus, G*(&#969;). Because this approach is imaging-based, mechanical characterization is also mapped onto large transmitted-light spatial fields to simultaneously report qualitative changes in 3D tumor size and phenotype. Representative results showing contrasting mechanical response in sub-regions associated with localized invasion-induced matrix degradation as well as system calibration, validation data are presented. Undesirable outcomes from common experimental errors and troubleshooting of these issues are also presented. The 96-well 3D culture plating format implemented in this protocol is conducive to correlation of microrheology measurements with therapeutic screening assays or molecular imaging to gain new insights into impact of treatments or biochemical stimuli on the mechanical microenvironment.

Particle-tracking microrheology can be used to non-destructively quantify and spatially map changes in extracellular matrix mechanical properties in 3D tumor models.

Partikül izleme Microrheology kullanarak 3D Tümör Modelleri Ekstrasellüler Matriks Rijitliğinin Boyuna Ölçümü

The mechanical microenvironment has been shown to act as a crucial regulator of tumor growth behavior and signaling, which is itself remodeled and ...

Rapid and Low-cost Prototyping of Medical Devices Using 3D Printed Molds for Liquid Injection Molding

Biologically inert elastomers such as silicone are favorable materials for medical device fabrication, but forming and curing these elastomers using traditional liquid injection molding processes can be an expensive process due to tooling and equipment costs. As a result, it has traditionally been impractical to use liquid injection molding for low-cost, rapid prototyping applications. We have devised a method for rapid and low-cost production of liquid elastomer injection molded devices that utilizes fused deposition modeling 3D printers for mold design and a modified desiccator as an injection system. Low costs and rapid turnaround time in this technique lower the barrier to iteratively designing and prototyping complex elastomer devices. Furthermore, CAD models developed in this process can be later adapted for metal mold tooling design, enabling an easy transition to a traditional injection molding process. We have used this technique to manufacture intravaginal probes involving complex geometries, as well as overmolding over metal parts, using tools commonly available within an academic research laboratory. However, this technique can be easily adapted to create liquid injection molded devices for many other applications.

We have devised a method for low-cost and rapid prototyping of liquid elastomer rubber injection molded devices by using fused deposition modeling 3D printers for mold design and a modified desiccator as a liquid injection system.

Sıvı Enjeksiyon için 3D Baskılı Kalıpları Kullanma Tıbbi Cihazlar hızlı ve düşük maliyetli Prototip

Biologically inert elastomers such as silicone are favorable materials for medical device fabrication, but forming and curing these elastomers using ...

Improving 2D and 3D Skin In Vitro Models Using Macromolecular Crowding

The glycoprotein family of collagens represents the main structural proteins in the human body, and are key components of biomaterials used in modern tissue engineering. A technical bottleneck is the deposition of collagen in vitro, as it is notoriously slow, resulting in sub-optimal formation of connective tissue and subsequent tissue cohesion, particularly in skin models. Here, we describe a method which involves the addition of differentially-sized sucrose co-polymers to skin cultures to generate macromolecular crowding (MMC), which results in a dramatic enhancement of collagen deposition. Particularly, dermal fibroblasts deposited a significant amount of collagen I/IV/VII and fibronectin under MMC in comparison to controls.
The protocol also describes a method to decellularize crowded cell layers, exposing significant amounts of extracellular matrix (ECM) which were retained on the culture surface as evidenced by immunocytochemistry. Total matrix mass and distribution pattern was studied using interference reflection microscopy. Interestingly, fibroblasts, keratinocytes and co-cultures produced cell-derived matrices (CDM) of varying composition and morphology. CDM could be used as &#34;bio-scaffolds&#34; for secondary cell seeding, where the current use of coatings or scaffolds, typically from xenogenic animal sources, can be avoided, thus moving towards more clinically relevant applications.
In addition, this protocol describes the application of MMC during the submerged phase of a 3D-organotypic skin co-culture model which was sufficient to enhance ECM deposition in the dermo-epidermal junction (DEJ), in particular, collagen VII, the major component of anchoring fibrils. Electron microscopy confirmed the presence of anchoring fibrils in cultures developed with MMC, as compared to controls. This is significant as anchoring fibrils tether the dermis to the epidermis, hence, having a pre-formed mature DEJ may benefit skin graft recipients in terms of graft stability and overall wound healing. Furthermore, culture time was condensed from 5 weeks to 3 weeks to obtain a mature construct, when using MMC, reducing costs.

Improving 2D and 3D Skin In Vitro Models Using Macromolecular Crowding

We present a protocol to obtain cell-derived matrices rich in extracellular matrix proteins, using macromolecular crowders (MMC). In addition, we present a protocol which incorporates MMC in 3D organotypic skin co-culture generation, which reduces culture time while maintaining maturity of construct.

Geliştirilmesi 2D ve 3D Cilt<em&gt; İn Vitro</emMakromoleküler Dışlamasını Kullanma&gt; Modeller

The glycoprotein family of collagens represents the main structural proteins in the human body, and are key components of biomaterials used in modern ...

Tunable Hydrogels from Pulmonary Extracellular Matrix for 3D Cell Culture

Here we present a method for establishing multiple component cell culture hydrogels for in vitro lung cell culture. Beginning with healthy en bloc lung tissue from porcine, rat, or mouse, the tissue is perfused and submerged in subsequent chemical detergents to remove the cellular debris. Histological comparison of the tissue before and after processing confirms removal of over 95% of double stranded DNA and alpha galactosidase staining suggests the majority of cellular debris is removed. After decellularization, the tissue is lyophilized and then cryomilled into a powder. The matrix powder is digested for 48 hr in an acidic pepsin digestion solution and then neutralized to form the pregel solution. Gelation of the pregel solution can be induced by incubation at 37 &#176;C and can be used immediately following neutralization or stored at 4 &#176;C for up to two weeks. Coatings can be formed using the pregel solution on a non-treated plate for cell attachment. Cells can be suspended in the pregel prior to self-assembly to achieve a 3D culture, plated on the surface of a formed gel from which the cells can migrate through the scaffold, or plated on the coatings. Alterations to the strategy presented can impact gelation temperature, strength, or protein fragment sizes. Beyond hydrogel formation, the hydrogel stiffness may be increased using genipin.

This is a method to create a 3-dimensional cell culture scaffold from pulmonary extracellular matrix. Intact lung is processed into hydrogels that can support the growth of cells in three-dimensions.

3D Hücre Kültürü için Pulmoner Ekstrasellüler Matrix Ayarlanabilir Hidrojellerinin

Here we present a method for establishing multiple component cell culture hydrogels for in vitro lung cell culture. Beginning with healthy en bloc lung ...

Scaling of Engineered Vascular Grafts Using 3D Printed Guides and the Ring Stacking Method

Coronary artery disease remains a leading cause of death, affecting millions of Americans. With the lack of autologous vascular grafts available, engineered grafts offer great potential for patient treatment. However, engineered vascular grafts are generally not easily scalable, requiring manufacture of custom molds or polymer tubes in order to customize to different sizes, constituting a time-consuming and costly practice. Human arteries range in lumen diameter from about 2.0-38 mm and in wall thickness from about 0.5-2.5 mm. We have created a method, termed the "Ring Stacking Method," in which variable size rings of tissue of the desired cell type, demonstrated here with vascular smooth muscle cells (SMCs), can be created using guides of center posts to control lumen diameter and outer shells to dictate vessel wall thickness. These tissue rings are then stacked to create a tubular construct, mimicking the natural form of a blood vessel. The vessel length can be tailored by simply stacking the number of rings required to constitute the length needed. With our technique, tissues of tubular forms, similar to a blood vessel, can be readily manufactured in a variety of dimensions and lengths to meet the needs of the clinic and patient.

Scalable engineered blood vessels would improve clinical applicability. Using easily sizable 3D-printed guides, rings of vascular smooth muscle were created and stacked into a tubular form, forming a vascular graft. Grafts can be sized to meet the range of human coronary artery dimensions by simply changing the 3D-printed guide size.

3D Baskılı Kılavuzları ve Halka İstifleme Yöntemiyle Engineered Vasküler Greft ölçeklendirme

Coronary artery disease remains a leading cause of death, affecting millions of Americans. With the lack of autologous vascular grafts available, ...

Scaled Anatomical Model Creation of Biomedical Tomographic Imaging Data and Associated Labels for Subsequent Sub-surface Laser Engraving (SSLE) of Glass Crystals

Biomedical imaging modalities like computed tomography (CT) and magnetic resonance (MR) provide excellent platforms for collecting three-dimensional data sets of patient or specimen anatomy in clinical or preclinical settings. However, the use of a virtual, on-screen display limits the ability of these tomographic images to fully convey the anatomical information embedded within. One solution is to interface a biomedical imaging data set with 3D printing technology to generate a physical replica. Here we detail a complementary method to visualize tomographic imaging data with a hand-held model: Sub Surface Laser Engraving (SSLE) of crystal glass. SSLE offers several unique benefits including: the facile ability to include anatomical labels, as well as a scale bar; streamlined multipart assembly of complex structures in one medium; high resolution in the X, Y, and Z planes; and semi-transparent shells for visualization of internal anatomical substructures. Here we demonstrate the process of SSLE with CT data sets derived from pre-clinical and clinical sources. This protocol will serve as a powerful and inexpensive new tool with which to visualize complex anatomical structures for scientists and students in a number of educational and research settings.

Scaled Anatomical Model Creation of Biomedical Tomographic Imaging Data and Associated Labels for Subsequent Sub-surface Laser Engraving SSLE of Glass Crystals

A methodology is described herein for representing anatomical imaging data within crystals. We create scaled three-dimensional models of biomedical imaging data for use in Sub-Surface Laser Engraving (SSLE) of crystal glass. This tool offers a useful complement to computational display or three-dimensionally printed models used within clinical or educational settings.

Cam Kristallerin sonraki Alt yüzeye Lazer Gravür (SSLE) için Ölçekli Anatomik Model Biyomedikal Tıbbi Görüntüleme Verilerin oluşturulması ve İlişkili Etiketleri

Biomedical imaging modalities like computed tomography (CT) and magnetic resonance (MR) provide excellent platforms for collecting three-dimensional data ...

Fabrication of Custom Agarose Wells for Cell Seeding and Tissue Ring Self-assembly Using 3D-Printed Molds

Engineered tissues are being used clinically for tissue repair and replacement, and are being developed as tools for drug screening and human disease modeling. Self-assembled tissues offer advantages over scaffold-based tissue engineering, such as enhanced matrix deposition, strength, and function. However, there are few available methods for fabricating 3D tissues without seeding cells on or within a supporting scaffold. Previously, we developed a system for fabricating self-assembled tissue rings by seeding cells into non-adhesive agarose wells. A polydimethylsiloxane (PDMS) negative was first cast in a machined polycarbonate mold, and then agarose was gelled in the PDMS negative to create ring-shaped cell seeding wells. However, the versatility of this approach was limited by the resolution of the tools available for machining the polycarbonate mold. Here, we demonstrate that 3D-printed plastic can be used as an alternative to machined polycarbonate for fabricating PDMS negatives. The 3D-printed mold and revised mold design is simpler to use, inexpensive to produce, and requires significantly less agarose and PDMS per cell seeding well. We have demonstrated that the resulting agarose wells can be used to create self-assembled tissue rings with customized diameters from a variety of different cell types. Rings can then be used for mechanical, functional, and histological analysis, or for fabricating larger and more complex tubular tissues.

This protocol describes a platform for fabricating self-assembled tissue rings in variable sizes using a customized 3D-printed plastic mold. PDMS negatives are cured in the 3D-printed mold; then agarose is cast in the cured PDMS negatives. Cells are seeded into the resulting agarose wells where they aggregate into tissue rings.

Hücre tohum için özel özel Wells ve kendinden montajlı 3D baskı kalıpları kullanarak doku yüzük imalatı

Engineered tissues are being used clinically for tissue repair and replacement, and are being developed as tools for drug screening and human disease ...

Targeting Neuronal Fiber Tracts for Deep Brain Stimulation Therapy Using Interactive, Patient-Specific Models

Deep brain stimulation (DBS), which involves insertion of an electrode to deliver stimulation to a localized brain region, is an established therapy for movement disorders and is being applied to a growing number of disorders. Computational modeling has been successfully used to predict the clinical effects of DBS; however, there is a need for novel modeling techniques to keep pace with the growing complexity of DBS devices. These models also need to generate predictions quickly and accurately. The goal of this project is to develop an image processing pipeline to incorporate structural magnetic resonance imaging (MRI) and diffusion weighted imaging (DWI) into an interactive, patient specific model to simulate the effects of DBS. A virtual DBS lead can be placed inside of the patient model, along with active contacts and stimulation settings, where changes in lead position or orientation generate a new finite element mesh and solution of the bioelectric field problem in near real-time, a timespan of approximately 10 seconds. This system also enables the simulation of multiple leads in close proximity to allow for current steering by varying anodes and cathodes on different leads. The techniques presented in this paper reduce the burden of generating and using computational models while providing meaningful feedback about the effects of electrode position, electrode design, and stimulation configurations to researchers or clinicians who may not be modeling experts.

The goal of this project is to develop an interactive, patient-specific modeling pipeline to simulate the effects of deep brain stimulation in near real-time and provide meaningful feedback as to how these devices influence neural activity in the brain.

Etkileşimli, hastanın özel modelleri kullanarak derin beyin stimülasyonu tedavisi için nöronal Fiber yolları hedefleme

Deep brain stimulation (DBS), which involves insertion of an electrode to deliver stimulation to a localized brain region, is an established therapy for ...

High-resolution Patterned Biofilm Deposition Using pDawn-Ag43

Spatial structure and patterning play an important role in bacterial biofilms. Here we demonstrate an accessible method for culturing E. coli biofilms into arbitrary spatial patterns at high spatial resolution. The technique uses a genetically encoded optogenetic construct&#8212;pDawn-Ag43&#8212;that couples biofilm formation in E. coli to optical stimulation by blue light. We detail the process for transforming E. coli with&#160;pDawn-Ag43, preparing the required optical set-up, and the protocol for culturing patterned biofilms using pDawn-Ag43 bacteria. Using this protocol, biofilms with a spatial resolution below 25 &#956;m can be patterned on various surfaces and environments, including enclosed chambers, without requiring microfabrication, clean-room facilities, or surface pretreatment. The technique is convenient and appropriate for use in applications that investigate the effect of biofilm structure, providing tunable control over biofilm patterning. More broadly, it also has potential applications in biomaterials, education, and bio-art.

We demonstrate a method for depositing Escherichia coli bacterial biofilms in arbitrary spatial patterns with a high resolution using optical stimulation of a genetically encoded surface-adhesion construct.

Yüksek çözünürlüklü desenli biyofilm ifade kullanarak pDawn-Ag43

Spatial structure and patterning play an important role in bacterial biofilms. Here we demonstrate an accessible method for culturing E. coli biofilms ...