Создание перфузионного оборудования 

Обзоры по методу

https://link.springer.com/article/10.1007/s12265-024-10517-7

Видео с научного видеохостинга.

Научное оборудование

Материал:

Различные способы воздействия на изолированное сердце.

Мелкие модели (грызуны)

Изъятие сердца.

Вар1 , Еще.

Установки

https://scintica.com/product/cell-and-isolated-tissue/isolated-heart

Вариант установки.

Вариант установки.

Вариант установки.

Очень простая система

Мышь.

Cardiac EP and Arrhythmogenesis: Intracardiac Neurons Impact | Protocol Preview

Техника коннюляции сердца

Еще вариант.

Коннюлирование морской свинки + часть2

Коннюлирование.

Общий протокол.

Кролики

https://www.youtube.com/@zeshanhkazm/videos

Крупные модели

https://app.jove.com/v/51671/an-isolated-working-heart-system-for-large-animal-models

статья.

Подборка видео.

Еще система Ex-Vivo Simulator Based on the Principle of a Passive Beating Heart

коннюляция крупного сердца.

An Isolated Working Heart System for Large Animal Models.

Забор кардиомиоцитов

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221501612030409X

видео,

Ещё

Оборудование для человека.

Компания TransMedics®

Organ Care System™ Liver System™ (OCS-Liver) manufactured by TransMedics, Inc (2021, описание на сайте FDA).

Компания xvivogroup

Сайт — https://www.xvivogroup.com/organ-perfusion/

Аппараты искусственного кровообращения

_ Аппараты искусственного кровообращения для оксигенации. Подача документов 510(k) — окончательное руководство для промышленности и персонала FDA.

История создания гомеостатических систем.

Гомеостат 3. Она может поддерживать органы до 5 дней. См. их сайт — https://homeostat.krasn.ru/history и история разработки — https://homeostat.krasn.ru/history 

От разных компаний

MappingLab UK (с ютуба)

ADInstruments (видео + на их сайте + их буклет по прибору)

scintica (страница, )_

hugo-sachs (страница, )

emkatech (страничка, )

Сердечно-лёгочный комплекс

Лёгкие + сердце.

Перфузионное оборудование

Основные составные части перфузионного оборудования

Диагностическое оборудование

Терапевтическое оборудование

Программное обеспечение

Физиологические задачи решаемые при создание оборудования

Клиническое оборудование

старая версия

Система перфузии сердца по методу Лангендорфа  

(Задача на 02-03/06. Посмотреть какие фирменные установки существуют, возможно кто-то сам что-то конструирует и другую подобную информацию) + улучшить статью на вики и добавить к ней сведенья об использование для трансплантологии и возможности восстановления органов и применения регенеративной медицины. ) + добавить в статью модель установки.

Задача. Теоретически и практически освоить навыки создания и работы простейшей системы поддержки жизнеспособности изолированного органа.  

_0_2_ Существует два способа перфузии изолированного сердца, принципиальным различием которых является способ подачи перфузата: в первом случае подача перфузионного раствора осуществляется ретроградно через аорту (метод Лангендорфа, предложенный австрийским физиологом Оскаром Лангендорфом в 1895 году) [1], во втором — через левое предсердие, что является физиологичным аналогом кровообращения (антеградный режим перфузии методом Нилли, разработанным в 1967 году Говардом Морганом и Джеймсом Нилли наоснове модели перфузируемого сердца по Лангендорфу) [2]. (Потом можно усовершенствовать установку до метода Нилли).

Особенности модели

0_2_ Основное преимущество подобных исследований по сравнению с работами, выполняемыми in vivo, состоит в том, что миокард в такой модели выведен из-под влияния регуляторных систем целого организма. Это дает возможность обнаружить изменения биохимических процессов и параметров функционирования миокарда, зависящие исключительно от нарушений его структуры и метаболизма.

Применение модели

Научное

0_1_ Методика перфузии изолированного сердца позволяет проводить:
_ экспериментальные исследования по модели «концентрация агента – ответ сердца» при добавлении в перфузат гуморальных, метаболических и фармокологических веществ;
_ изучение влияния реоксигенации и реперфузии, а также состава перфузата,
при исследовании ишемии, гипоксии и
реперфузионных осложнений;

_ исследования сократительной функции сердца при помощи датчиков сокращения, для оценки насосной функции сердца и др.

Медицинское

Перфузионные устройства

1_ Основные блоки перфузионной машины (Прототип 1) — принципиальная схема

_ Блок регуляции температуры. Вода нагревается в термостате до 37 градусов (1а), благодаря насосу (1б) тёплая  жидкость проходит через пространства в системе для нагревания перфузионного растворе и по  трубкам возвращается в термостат. В качестве дополнительной опции, датчик температуры.

_ Блок циркуляции перфузионного раствора. Раствор Кребса – Хензеляйта. Ёмкость (2а), заполняется раствором, благодаря насосу  (2б) раствор проходит через всю систему, проходит через ёмкость для сбора воздуха (2д), далее через сердце стекает в резервуар для сбора  жидкости (2в). Для предотвращение попадание в сердце грязи установлен фильтр. Для предотвращение попадания в раствор пузырьков предусмотрена специальная ёмкость разделения раствора. Дополнительно возможен вариант насоса (2г) обеспечивающего непрерывную циркуляцию раствора. Переходник для добавления веществ в раствор (2е).

_Блок оксигенации перфузионного раствора. Газ из баллон (3а) по трубке с распылителем газа на конце поступает в перфузионный раствор (3б). Уровень насыщения кислородом регулируется на глаз. Средняя интенсивность. O2/CO2 – 95%/5%

0_1_ Для достижения физиологического уровня pH (7,4), а также оксигенации через раствор
пропускают карбоген – смесь, состоящуюна 95% из кислорода и 5% углекислоты. Также кроме раствора Кребса – Хензеляйта иногда применяют растворы Рингера, Локке или Тироде. В зависимости от используемого раствора должно быть изменено процентное соотношение кислорода и углекислоты в пропускаемом газе.

_ The novel in vitro reanimation of isolated human and large mammalian heart-lung blocs

_Блок регуляции гидростатического давления. Регуляцияя давления осуществляется изменением расстояния между конечной точкой раствора и положением сердца (4а).

_Блок диагностики работы сердца. Определение основных гемодинамических показателей. 0_1_ Для регистрации величины внутрижелудочкового давления в полость левого желудочка вводится баллон из латекса либо другого полимерного материала на специальной канюле, которая, в свою очередь, подключена к датчику давления (5а).

_Блок диагностики состава перфузионного раствора. Датчик находится в ёмкости с раствором покидающим сердце (6а).

_ A tomographic microscopy-compatible Langendorff system.

2_ Подключение сердца

Коронарные сосуды перфузируются через аорту, то есть ток крови идёт в обратном порядке (ретроградно). Hаствор подводится прямо к аорте (в отличие от нормальной ситуации, когда кровь попадает в аорту из левого желудочка) через специальную канюлю (ретроградно), тем самым закрывая аортальный клапан. Перфузионный раствор попадает лишь в коронарные артерии. Пройдя путь по сосудам сердечной мышцы, раствор поступает в коронарный синус, откуда попадает в правое предсердие. Далее он покидает сердце либо через трехстворчатый клапан, правый желудочек и легочную артерию, либо через устья полых вен.

https://reni.item.fraunhofer.de/reni/trimming/manus.php?mno=008

pecies:Rats and Mice
Organ:Heart
Localization:Through ventricles and atria with auricles

https://anatomypubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ar.22508

Сердце новорожденной крысы. а, б . Дорсальная и вентральная проекции сердца. а . Обратите внимание на карман, похожий на венозный синус, частично интегрированный в дорсальную стенку правого предсердия. б. Обратите внимание на рудимент артериального протока (DArt). CD . Четырехкамерные срезы, изображающие гистологические особенности сердца. АВС = атриовентрикулярная перегородка; МАС = межпредсердная перегородка; LIVC = левая нижняя полая вена; MLMV = пристеночная створка митрального клапана; MLTV = пристеночная створка трехстворчатого клапана; RIVC = правая нижняя полая вена; РСПВ = правая верхняя полая вена; RPA = правая легочная артерия; RPV = правая легочная вена; SLMV = перегородочная створка митрального клапана; SLTV = перегородочная створка трехстворчатого клапана. Другие сокращения указаны на предыдущих рисунках. Масштабные линейки = 1 мм.

_ Anatomic and Embryological Aspects of the Cardiovascular System of Albino Wistar Rats https://www.thieme-connect.com/products/ejournals/html/10.1055/s-0039-1697008

https://www.researchgate.net/publication/366825349_Non-invasive_photoacoustic_computed_tomography_of_rat_heart_anatomy_and_function

Вариабельность коронарных артерий крыс. (A, B, C) Наиболее распространенные типы ПМЖВ имеют 2–3 диагональные ветви и перегородочную перфорирующую ветвь. (D) Две левые передние нисходящие артерии (дублирование ПМЖВ). (E, F) Левая передняя нисходящая артерия имеет раннее раздвоение и не достигает верхушки сердца. При наличии ветви промежуточной артерии диагональные сосуды менее выражены и располагаются более дистально.

https://www.researchgate.net/figure/Variability-of-rats-coronary-arteries-A-B-C-The-most-common-types-of-LAD-artery-are_fig2_331970047

https://www.researchgate.net/figure/Schematic-representation-of-excised-rat-aortic-arch-Top-geometric-representation-of-a_fig1_5895086

https://www.researchgate.net/figure/A-Schematic-of-the-four-rat-experimental-groups-n-10-per-each-group-B-Steps-of_fig11_281484913

3_ Показатели работающего сердца

0_1_ Методика перфузии изолированного сердца позволяет снимать с препарата следующие показатели: давление в левом желудочке (диастолическое и систолическое); частоту сердечных сокращений (ЧСС); электрограмму; объемную скорость коронарного потока (ОСКП) при перфузии
с постоянным давлением (как разницу между объемом раствора, поступающего в аорту, и величиной его сброса по отводящей системе) либо перфузионное давление (режим постоянного объема); максимальные скорости нарастания и падения внутрижелудочкового давления (+dP/dtmax и -dP/dtmax) и др … ЧСС описывает функциональное состояние узлов автоматии сердца (водителей ритма), в частности синоатриального узла, и системы проведения возбуждения.
Систолическое давление отражает силу изоволюмических сокращений сердечной мышцы, которая зависит в первую очередь от концентрации ионов Са2+ в кардиомиоцитах и, следовательно, от
функциональной активности ферментативных систем, регулирующих уровень Са2+, а также от кинетических свойств миозиновых мостиков. +dP/dtmax определяет скорость сокращения миофибрилл, обусловлевленную интенсивностью взаимодействия активных центров актина и миозина. -dP/dtmax характеризует скорость расслабления кардиомиоцитов, которая зависит в основном от активности АТФазы мембран саркоплазматического ретикулума, определяющей скорость поглощения им кальция. ОСКП позволяет судить о реакционной способности коронарного сосудистого русла.

4_ Очистка системы после работы и подготовка к работе.

Универсальное чистящее средство, Mucasol

Видео процедуры.

1, + много видео при поиске в ютубе.

1_ Основные блоки перфузионной машины (Прототип 1) — реальнаая конструкция

Нету! Второго насоса для циркуляции перфузионного раствора, системы сбора данных (в том числе датчиков).
_ Термостаты

1_ Циркуляционный термостат с ванной Huber 104A-E (ссылка на пример, видео)

_ Насосы

masterflex (1, где-то на складе, ссылка на мануал)

_ Буферные растворы

_Шланги

_Сосуд для оксигенации раствора.

Есть большое количество таких сосудов разных размеров (1). К сосуду присоединяется фильтр для раствора.

_ Сосуд для накопления жидкости перед сердцем и очистки раствора от пузырьков.

_ Устройство для подсоединения сердца.

_ Ванночка для сердца.

Системы

Системы перфузии сердца с гравитационным управлением от https://scintica.com/
Для исследования по Лангендорфу маленьких сердец млекопитающих с вариантом работающего сердца

_ Langendorff Isolated Heart Perfusion (https://www.adinstruments.com/) + Best practices for setting-up an isolated Langendorff heart preparation.

PowerLab C Rodent Langendorff Foundation System

_ Isolated Heart Perfusion Systems (https://www.hugo-sachs.de/) (описание)

_ Emka (видео) + страничка.

ПРАКТИКА

О1, О2,О3. Гомеостат 3.

Подготовка сердца к эксперименту.

_ Практические аспекты создания модели изолированного сердца свиньи (абстракт, статья в Б — 0267659117746232.pdf)

_ Большие модели и видео подсоединения. (2014)

_ Компьютерное моделирование экспериментов, которые можно проводить на изолированном перфузируемом сердце млекопитающего. (препарат Лангендорфа). Тип записи: Компьютерная программа. Категория: Фармакология (животные) и физиология (животные)

Поиск

Isolated Heart Preparation, Langendorff-perfused ex-vivo, Langendorff system, Heart Perfusion Systems, ISOLATED HEART TECHNIQUES

Литература.

0_1_ Метод перфузии изолированного сердца. 2012. ссылка.

0_2 _ ПЕРФУЗИЯ ИЗОЛИРОВАННОГО СЕРДЦА МЕТОДАМИ ЛАНГЕНДОРФА И НИЛЛИ: ОСОБЕННОСТИ ТЕХНИКИ И ПРИМЕНЕНИЕ В СОВРЕМЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
Яна Геннадьевна Торопова, Николай Юрьевич Осяев, Ринат Авхадиевич Мухамадияров
https://doi.org/10.18705/2311-4495-2014-0-4-34-39 ссылка.

_0_3_ Isolated heart models: cardiovascular system studies and technological advances (2015)? https://anat.lf1.cuni.cz/pracovnici/olejnickova/2015_Olejnickova.pdf

_0_4_ Isolated Heart Perfusion Techniques for Rapid Screening of Myocardial Preservation Methods (1975)

_05_ Isolated Perfused Hearts for Cardiovascular Research: An Old Dog with New Tricks, 2024, https://link.springer.com/article/10.1007/s12265-024-10517-7

_06_ Isolated perfused heart preparation and method of use 1999, https://patents.google.com/patent/US7045279B1/en

_07_ Langendorff’s isolated perfused rat heart technique: a review, 2015, https://www.ijbcp.com/index.php/ijbcp/article/view/750/682

_08_ Retrograde heart perfusion: The Langendorff technique of isolated heart perfusion, 2011, (https://www.jmcc-online.com/article/S0022-2828(11)00095-2/abstract Есть много важный картинок) Файл в библиотеке — j.yjmcc.2011.02.018.pdf

_09_ A novel approach to the Langendorff technique: preparation of isolated cardiomyocytes and myocardial samples from the same rat heart, 2013, https://physoc.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1113/expphysiol.2013.072827

_010_Исследование физиологии нормотермической перфузии сердца ex vivo на изолированной модели свиньи со скотобойни, используемой для тестирования и обучения устройства, 2019, https://bmccardiovascdisord.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12872-019-1242-9

_ 011_ An isolated perfused pig heart model for the development, validation and translation of novel cardiovascular magnetic resonance techniques, 2011, https://jcmr-online.biomedcentral.com/articles/10.1186/1532-429X-12-53

_012_ THE ISOLATED HEART PREPARATION — Oxford Academic, 1988, https://academic.oup.com/bja/article-pdf/60/suppl_1/28S/6691135/60-suppl_1-28S.pdf

_0_13_ Переоценка методов отчетности для улучшения воспроизводимости: анализ методологической строгости метода Лангендорфа всего сердца, 2022, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9359653/

_0_14_Limitations of the isolated perfused heart and alternative models, 2022, https://www.reprocell.com/blog/biopta/isolated-perfused-heart

_0_15_ Электромеханическая оценка оптогенетически модулированной активности кардиомиоцитов, 2020, https://www.researchgate.net/publication/339745359_Electromechanical_Assessment_of_Optogenetically_Modulated_Cardiomyocyte_Activity

_0_16_ A combined Langendorff-injection technique for simultaneous isolation of single cardiomyocytes from atria and ventricles of the rat heart, 2020, https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/103167/1/2-s2.0-85099325302.pdf (механизм введения терапии)