Name: evaluating regional pulmonary deposition using patient-specific 3d printed lung models
Uploaded: 2020-11-11T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Evaluating Regional Pulmonary Deposition using Patient-Specific 3D Printed Lung Models at JoVE.com

يشكر المؤلفون البروفيسور يو فنغ، والدكتورة جينا بريدل، وإيان وودوارد، ولوكاس عطية على مناقشاتهم المفيدة.

1. إعداد المكونات التجريبية المطبوعة ثلاثية الأبعاد
ملاحظة: يشار إلى جميع البرامج المستخدمة في البروتوكول في جدول المواد. بالإضافة إلى ذلك ، فإن برنامج التقطيع المستخدم خاص بالطابعة ثلاثية الأبعاد المدرجة في جدول المواد؛ ومع ذلك، يمكن توسيع هذا البروتوكو?...

<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>

الجهاز الحالي للدولة من بين الفن لاختبار الأدوية الرئوية لجرعة استنشاق كاملة هو Impactor مولد المقبل (NGI)، الذي يقيس القطر الأيرودينامية من الهباء الجوي4. ثم يتم استخدام بيانات التحجيم هذه للتنبؤ بتوليد الرئة الذي سيودع فيه الهباء الجوي استنادا إلى ارتباط تم تطويره لذكر بالغ سليم...

العديد من الأمراض الرئوية مثل سرطان الرئة ومرض الانسداد الرئوي المزمن (COPD) تظهر اختلافات إقليمية في خصائص المرض؛ ومع ذلك ، هناك نقص في التقنيات العلاجية المتاحة لاستهداف تسليم الأدوية إلى المناطق المريضة فقط من الرئة1. وقد أظهرت نماذج متعددة ديناميكية السوائل الحسابية (CFD) أنه من الممكن تعديل ملامح ترسب المخدرات عن طريق تحديد يبسط محددة في الرئة2,3. يجري تطوير كل من أجهزة الاستنشاق ومحولات أنبوب الرغامى (ET) ذات قدرات الاستهداف الإقليمية في مختبرنا للسيطرة على توزيع الهباء الجوي على مناطق الرئة المريضة. توسيع نطاق هذه المبادئ للاستخدام السريري محدود بقدرة الاختبار الحالية قبل السريرية. ومن المعروف أن الموقع الدقيق لرواسب الدواء داخل الرئة هو أفضل مؤشر على الفعالية. ومع ذلك ، فإن التقييمات الصيدلانية الحالية للعلاجات القابلة للاستنشاق يتم التنبؤ بها في معظم الأحيان باستخدام الارتباطات في الجسم الحي في المختبر لحجم الجسيمات إلى مجرد ترسب تقريبي4. لا تسمح هذه التقنية بأي تحليل مكاني لتحديد آثار هندسة مجرى الهواء المختلفة على التوزيع الإقليمي من خلال الفصوص المختلفة للرئة. بالإضافة إلى ذلك ، يفتقر هذا الاختبار إلى هندسة الرئة الدقيقة تشريحيا ، والتي أظهر الباحثون أنها يمكن أن يكون لها تأثير كبير على ملامح الترسب5. وقد بذلت بعض الجهود لدمج هندسة الرئة الخاصة بالمرضى في بروتوكولات الاختبار من خلال إضافة الشعب الهوائية العليا؛ ومع ذلك، فإن معظم هذه النهج عينة تسليم الهباء الجوي إلى أجيال مختلفة من الرئة بدلا من كلفصالرئة 6،7،8. يقدم البروتوكول التالي طريقة عالية الإنتاجية لتوليد نماذج الرئة الخاصة بالمرضى مع القدرة على قياس ترسب الجسيمات النسبية في كل من الفصوص الخمسة للرئة9.
يتم إنشاء الرئتين نموذج دقيق تشريحيا من قبل 3D الطباعة المريض التصوير المقطعي المحوسب (CT) بمسح. عند استخدامها جنبا إلى جنب مع نظام تدفق تجميعها بسهولة، يمكن التحكم في معدلات التدفق النسبي من خلال كل من فصوص الرئة نموذج مستقل ومصممة لمحاكاة تلك التركيبة السكانية المريض مختلفة و / أو حالات المرض. مع هذه الطريقة، يمكن للباحثين اختبار فعالية الأساليب العلاجية المحتملة في هندسة الرئة ذات الصلة وربط أداء كل طريقة مع تطور مورفولوجيا المريضة. هنا، يتم اختبار تصميمين للأجهزة تم تطويرهما في مختبرنا لقدرتهما على زيادة الترسب في فص الرئة المطلوب من خلال التحكم في موقع إطلاق الهباء الجوي في الفم أو القصبة الهوائية. كما أن هذا البروتوكول لديه القدرة على التأثير بشكل كبير على تطوير إجراءات شخصية للمرضى من خلال تسهيل التنبؤ السريع بفعالية العلاج في الرئة النموذجية الخاصة ببيانات الأشعة المقطعية لهذا المريض.

<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

يحد من تطوير العلاجات المستهدفة للأمراض الرئوية توافر طرق الاختبار قبل السريرية مع القدرة على التنبؤ بتسليم الهباء الجوي الإقليمي. الاستفادة من الطباعة ثلاثية الأبعاد لتوليد نماذج الرئة المريض محددة، ونحن الخطوط العريضة لتصميم عالية الإنتاجية، والإعداد التجريبي في المختبر لتحديد ترسب رئوي كروي. يتم إجراء هذا النظام مع مزيج من المكونات المطبوعة المتاحة تجاريا و3D ويسمح لمعدل التدفق من خلال كل فص من الرئة إلى أن تسيطر بشكل مستقل. يتم قياس تسليم الهباء الجوي الفلوري إلى كل فص باستخدام المجهر الفلوري. هذا البروتوكول لديه القدرة على تعزيز نمو الطب الشخصي لأمراض الجهاز التنفسي من خلال قدرته على نموذج مجموعة واسعة من التركيبة السكانية للمرضى وحالات المرض. يمكن تعديل كل من هندسة نموذج الرئة المطبوع ثلاثي الأبعاد وإعداد ملف تعريف تدفق الهواء بسهولة لتعكس البيانات السريرية للمرضى الذين يعانون من اختلاف العمر والعرق والجنس. يمكن دمج أجهزة توصيل الأدوية ذات الصلة سريريا ، مثل أنبوب القصبة الهوائية الموضح هنا ، في إعداد الاختبار للتنبؤ بشكل أكثر دقة بقدرة الجهاز على استهداف التسليم العلاجي لمنطقة مريضة من الرئة. تسمح براعة هذا الإعداد التجريبي بتخصيصه ليعكس العديد من ظروف الاستنشاق ، مما يعزز صرامة الاختبار العلاجي قبل السريري.

تتبع الجسيمات في نطاق الحجم هذا (1-5 ميكرومتر) وظروف التدفق (1-10 لتر / دقيقة) خطوط تيار السوائل استنادا إلى كل من عدد ستوكس النظري وبيانات الجسم الحي؛ لذلك ، في حالة عدم وجود جهاز تسليم مستهدف ، من المتوقع أن تترسب الجسيمات المنبعثة في نموذج الرئة وفقا للنسبة المئوية لإجمالي تدفق الهواء المحول...

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

نقدم طريقة عالية الإنتاجية في المختبر لتحديد ترسب الرئة الإقليمي على مستوى الفص باستخدام نماذج الرئة المطبوعة ثلاثية الأبعاد المشتقة من الأشعة المقطعية مع ملامح تدفق الهواء غير القادرة.

تقييم الترسب الرئوي الإقليمي باستخدام نماذج الرئة المطبوعة ثلاثية الأبعاد الخاصة بالمرضى

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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

النماذج الأولية السريعة ومنخفضة التكلفة من الأجهزة الطبية عن طريق 3D المطبوعة لقوالب حقن صب السائل

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

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

تحسين 2D و 3D الجلد<em&gt; في المختبر</em&gt; نماذج عن طريق الجزيئات الازدحام

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

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

التحجيم من المهندسة الطعوم الأوعية الدموية عن طريق 3D مطبوعة أدلة والطوق زرع الطريقة

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

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

تلفيق من الآبار المخصصة [اغروس] لبذر الخلية والأنسجة خاتم التجميع الذاتي باستخدام قوالب طباعة 3D

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

استهداف مساحات الألياف العصبية للعلاج تحفيز الدماغ العميق باستخدام نماذج تفاعلية، والخاصة بالمريض

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

عالي الاستبانة "منقوشة استخدام الترسيب بيوفيلم" بدون-Ag43

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

3D Printed Porous Cellulose Nanocomposite Hydrogel Scaffolds

3D طبع السقالات السليلوز المسامية المائية نانوي

This work demonstrates the use of three-dimensional (3D) printing to produce porous cubic scaffolds using cellulose nanocomposite hydrogel ink, with ...

3D Cell-Printed Hypoxic Cancer-on-a-Chip for Recapitulating Pathologic Progression of Solid Cancer

3D الخلية المطبوعة سرطان نقص الأكز على رقاقة لتلخيص التقدم المرضي للسرطان الصلب

Cancer microenvironment has a significant impact on the progression of the disease. In particular, hypoxia is the key driver of cancer survival, invasion, ...

Creation of Patient-Specific Silicone Cardiac Models with Applications in Pre-surgical Plans and Hands-on Training

إنشاء نماذج القلب السيليكون المريض محددة مع تطبيقات في خطط ما قبل الجراحة والتدريب العملي على

Three dimensional&#160;models can be a valuable tool for surgeons as they develop surgical plans and medical fellows as they learn about complex cases. In ...

Phototunable Bioprinted Hydrogels to Probe Cellular Responses to ECM Stiffening

3D Bioprinting Phototunable Hydrogels to Study Fibroblast Activation

Understanding Chronic Lung Diseases Using 3D Printed Phototunable Hydrogels (Video) | JoVE

3D Bioprinting الهلاميات المائية الضوئية لدراسة تنشيط الخلايا الليفية

Phototunable hydrogels can transform spatially and temporally in response to light exposure. Incorporating these types of biomaterials in cell-culture ...