Bioreaktor zur Bewertung der Leistung eines selbstexpandierenden Stents in peripheren Arterien
2022
National University of Ireland Galway, Galway, Irland
Das endovaskuläre Einsetzen von Stents ist ein vielversprechender Ansatz zur Behandlung von Verengungen der peripheren Arterien. Bei einem erheblichen Anteil der Patienten sind jedoch aufgrund von Komplikationen wie In-Stent-Restenose und späterer Stentthrombose Sekundäreingriffe erforderlich. Das klinische Versagen von Stents wird nicht nur auf Patientenfaktoren zurückgeführt, sondern auch auf die Reaktion der Endothelzellen, die Technik der Stenteinführung und das Stentdesign. Dreidimensionale In-vitro-Bioreaktorsysteme sind ein wertvoller Prüfstand für die Bewertung endovaskulärer Medizinprodukte in einer kontrollierten Umgebung, die die hämodynamischen Strömungsbedingungen in vivo nachbildet. Bisher haben nur sehr wenige Studien das Design von Bioreaktoren auf der Grundlage der angewandten Strömungsbedingungen und deren Auswirkungen auf die Wandschubspannung überprüft, die eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung von Gefäßpathologien spielt. In dieser Studie wurde ein rechnergestützter Bioreaktor entwickelt, der in der Lage ist, die Reaktionen menschlicher Nabelvenenendothelzellen zu erfassen, die auf Silikonschläuchen ausgesät und hämodynamischen Strömungsbedingungen sowie dem Einsatz eines selbstexpandierenden Nitinolstents ausgesetzt wurden. Die Überprüfung des Bioreaktordesigns durch eine computergestützte Fluiddynamikanalyse bestätigte die Anwendung einer pulsierenden Strömung mit minimalen Oszillationen. Die Reaktionen der Zellen auf die Morphologie, die Freisetzung von Stickstoffmonoxid (NO), die Stoffwechselaktivität und die Zellzahl an Tag 1 und Tag 4 bestätigten das Vorhandensein von hämodynamischen Strömungsbedingungen. Es wurde gezeigt, dass der entworfene Bioreaktor in der Lage ist, die Reaktionen der Zellen auf die Stentimplantation über einen Zeitraum von 24 Stunden hinaus mit diesem Testsystem zu erfassen. Eine zeitliche Untersuchung der EC-Reaktionen auf die Stentimplantation von Tag 1 bis Tag 4 zeigte eine signifikant geringere Stoffwechselaktivität, EC-Proliferation, keine signifikanten Veränderungen der NO-Konzentration und eine lokale Ausrichtung der EC an den Kanten der Stentstreben sowie eine zufällige Orientierung zwischen den Streben. Diese Reaktionen der Zellen deuten auf eine durch den Stent verursachte Störung der lokalen Hämodynamik und eine anhaltende Schädigung der Zellen hin, die zum neointimalen Wachstum und zur Entwicklung einer Restenose im Stent beitragen. In dieser Studie wird ein neuartiges, rechnergestütztes 3D-In-vitro-Testfeld vorgestellt, mit dem die Leistung von Stents unter den hämodynamischen Strömungsbedingungen in nativen peripheren Arterien bewertet werden kann.
Design and verification of a novel perfusion bioreactor to evaluate the performance of a self-expanding stent for peripheral artery applications
Ted J. Vaughan, Eimear B. Dolan
Eingestellt am: 03.07.2023
[1] https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmedt.2022.886458/full
