Ďakujeme, že ste navštívili Nature.com.Používate verziu prehliadača s obmedzenou podporou CSS.Pre najlepší zážitok vám odporúčame použiť aktualizovaný prehliadač (alebo vypnúť režim kompatibility v programe Internet Explorer).Okrem toho, aby sme zabezpečili nepretržitú podporu, zobrazujeme stránku bez štýlov a JavaScriptu.
Posúvače zobrazujúce tri články na snímke.Na posúvanie medzi snímkami použite tlačidlá späť a ďalej, na posúvanie sa po jednotlivých snímkach použite tlačidlá ovládača posúvania na konci.
Spoľahlivá medicínska centrifugácia si historicky vyžadovala použitie drahého, objemného a elektricky závislého komerčného zariadenia, ktoré často nie je dostupné v prostredí s obmedzenými zdrojmi.Hoci bolo popísaných niekoľko prenosných, lacných, nemotorizovaných centrifúg, tieto riešenia sú primárne určené pre diagnostické aplikácie vyžadujúce relatívne malé objemy sedimentácie.Okrem toho si konštrukcia týchto zariadení často vyžaduje použitie špeciálnych materiálov a nástrojov, ktoré nie sú bežne dostupné v oblastiach s nedostatočnou obsluhou.Tu popisujeme dizajn, montáž a experimentálne overenie CentrREUSE, ultranízkej, človekom ovládanej, prenosnej centrifúgy na báze odpadu pre terapeutické aplikácie.CentrREUSE vykazuje priemernú odstredivú silu 10,5 relatívnej odstredivej sily (RCF) ± 1,3.Usadzovanie 1,0 ml sklovcovej suspenzie triamcinolónu po 3 minútach odstreďovania v CentREUSE bolo porovnateľné s usadzovaním po 12 hodinách gravitáciou sprostredkovanej sedimentácie (0,41 ml ± 0,04 vs 0,38 ml ± 0,03, p = 0,14).Zahustenie sedimentu po centrifugácii CentrREUSE počas 5 a 10 minút v porovnaní so zahustením pozorovaným po centrifugácii pri 10 RCF (0,31 ml ± 0,02 vs. 0,32 ml ± 0,03, p = 0,20) a 50 RCF (0,20 ml) počas 5 minút s použitím komerčného zariadenia Podobné ± 0,02 oproti 0,19 ml ± 0,01, p = 0,15).Šablóny a pokyny na zostavenie pre CentREUSE sú zahrnuté v tomto príspevku s otvoreným zdrojom.
Centrifugácia je dôležitým krokom v mnohých diagnostických testoch a terapeutických intervenciách1,2,3,4.Dosiahnutie adekvátnej centrifugácie si však historicky vyžadovalo použitie drahého, objemného a elektricky závislého komerčného zariadenia, ktoré často nie je dostupné v prostredí s obmedzenými zdrojmi2,4.V roku 2017 Prakashova skupina predstavila malú papierovú ručnú odstredivku (nazývanú „papierový puffer“) vyrobenú z prefabrikovaných materiálov za cenu 0,20 USD (2 USD).Odvtedy bola papierová fuga nasadená v prostredí s obmedzenými zdrojmi pre nízkoobjemové diagnostické aplikácie (napr. separácia krvných zložiek na základe hustoty v kapilárnych skúmavkách na detekciu parazitov malárie), čím sa demonštruje superlacný prenosný prístroj poháňaný človekom.odstredivka 2.Odvtedy bolo popísaných niekoľko ďalších kompaktných, nenákladných, nemotorizovaných odstreďovacích zariadení4,5,6,7,8,9,10.Väčšina týchto roztokov, ako napríklad papierové výpary, je však určená na diagnostické účely vyžadujúce relatívne malé sedimentačné objemy, a preto ich nemožno použiť na odstreďovanie veľkých vzoriek.Okrem toho montáž týchto riešení často vyžaduje použitie špeciálnych materiálov a nástrojov, ktoré často nie sú dostupné v nedostatočne obsluhovaných oblastiach4,5,6,7,8,9,10.
Tu popisujeme návrh, montáž a experimentálne overenie centrifúgy (nazývanej CentrREUSE) skonštruovanej z konvenčného odpadu papierovej fugy na terapeutické aplikácie, ktoré si zvyčajne vyžadujú vysoké objemy sedimentácie.Prípad 1, 3 Ako dôkaz koncepcie sme zariadenie testovali skutočným oftalmologickým zásahom: precipitáciou suspenzie triamcinolónu v acetóne (TA) na následnú injekciu bolusového liečiva do sklovca oka.Aj keď je odstreďovanie na koncentráciu TA uznávaným lacným zásahom na dlhodobú liečbu rôznych očných stavov, potreba komerčne dostupných odstrediviek počas formulácie liečiva je hlavnou prekážkou použitia tejto terapie v podmienkach s obmedzenými zdrojmi1,2, 3.v porovnaní s výsledkami získanými s konvenčnými komerčnými centrifúgami.Šablóny a pokyny na zostavenie CentrREUSE sú zahrnuté v tomto príspevku s otvoreným zdrojom v časti „Ďalšie informácie“.
CenterREUSE je možné postaviť takmer výlučne zo šrotu.Obe kópie polkruhovej šablóny (doplnkový obrázok S1) boli vytlačené na štandardnom americkom uhlíkovom listovom papieri (215,9 mm × 279,4 mm).Pripojené dve polkruhové šablóny definujú tri kľúčové konštrukčné prvky zariadenia CentrREUSE, vrátane (1) vonkajšieho okraja 247 mm rotujúceho kotúča, (2) je navrhnutý tak, aby vyhovoval 1,0 ml injekčnej striekačke (s uzáverom a amputovaným piestom).drážky v drieku) a (3) dve značky označujúce, kde sa majú preraziť otvory, aby lano mohlo prejsť cez disk.
Prilepte (napr. pomocou univerzálneho lepidla alebo pásky) šablónu na vlnitú lepenku (minimálna veľkosť: 247 mm × 247 mm) (doplnkový obrázok S2a).V tejto štúdii sa použila štandardná vlnitá lepenka „A“ (hrúbka 4,8 mm), ale mohla sa použiť vlnitá lepenka podobnej hrúbky, ako je vlnitá lepenka z vyradených prepravných krabíc.Pomocou ostrého nástroja (ako je čepeľ alebo nožnice) odrežte kartón pozdĺž okraja vonkajšieho disku vyznačeného na šablóne (doplnkový obrázok S2b).Potom pomocou úzkeho ostrého nástroja (ako je hrot guľôčkového pera) vytvorte dve perforácie v plnej hrúbke s polomerom 8,5 mm podľa značiek vyznačených na šablóne (doplnkový obrázok S2c).Dve štrbiny pre 1,0 ml injekčné striekačky sa potom vyrežú zo šablóny a pod ňou ležiacej povrchovej vrstvy kartónu pomocou zahroteného nástroja, ako je napríklad žiletka;je potrebné dbať na to, aby sa nepoškodila spodná vlnitá vrstva alebo zostávajúca povrchová vrstva (doplnkový obrázok S2d, e).Potom cez dva otvory prevlečte kúsok povrázku (napr. 3 mm kuchársku bavlnenú šnúru alebo akúkoľvek niť podobnej hrúbky a pružnosti) a uviažte slučku okolo každej strany kotúča s dĺžkou asi 30 cm (doplnkový obrázok S2f).
Naplňte dve 1,0 ml injekčné striekačky približne rovnakým objemom (napr. 1,0 ml suspenzie TA) a uzavrite.Piest striekačky sa potom odrezal na úrovni príruby valca (doplnkový obrázok S2g, h).Príruba valca je potom pokrytá vrstvou pásky, aby sa zabránilo vymršteniu zrezaného piesta počas používania zariadenia.Každá 1,0 ml injekčná striekačka sa potom umiestnila do jamky injekčnej striekačky s uzáverom smerujúcim k stredu disku (doplnkový obrázok S2i).Každá injekčná striekačka bola potom pripevnená aspoň k disku lepiacou páskou (doplnkový obrázok S2j).Nakoniec dokončite montáž odstredivky umiestnením dvoch pier (ako sú ceruzky alebo podobné pevné nástroje v tvare palice) na každý koniec šnúrky vo vnútri slučky (obrázok 1).
Návod na použitie CentrREUSE je podobný ako pri tradičných točivých hračkách.Rotácia sa spustí držaním rukoväte v každej ruke.Mierne uvoľnenie strún spôsobuje, že sa disk kýva dopredu alebo dozadu, čo spôsobuje, že sa disk otáča dopredu alebo dozadu.Toto sa robí niekoľkokrát pomaly, kontrolovane, aby sa struny skrútili.Potom pohyb zastavte.Keď sa struny začnú odvíjať, za rukoväť silno potiahnete, kým sa struny nenapnú, čo spôsobí roztočenie disku.Hneď ako sa struna úplne odvinie a začne sa navíjať, rukoväť by mala byť pomaly uvoľnená.Keď sa lano začne opäť odvíjať, aplikujte rovnakú sériu pohybov, aby sa zariadenie točilo (video S1).
Pre aplikácie vyžadujúce sedimentáciu suspenzie centrifugáciou sa zariadenie nepretržite otáčalo, kým sa nedosiahla uspokojivá granulácia (doplnkový obrázok S3a, b).Na piestovom konci valca injekčnej striekačky sa vytvoria komplexné častice a supernatant sa bude koncentrovať smerom k hrotu injekčnej striekačky.Supernatant sa potom vypustil odstránením pásky pokrývajúcej prírubu valca a zavedením druhého piestu, aby sa natívny piest pomaly tlačil smerom k hrotu injekčnej striekačky, pričom sa zastavil, keď dosiahol sediment zlúčeniny (doplnkový obrázok S3c, d).
Na určenie rýchlosti otáčania sa zariadenie CentrREUSE vybavené dvoma 1,0 ml injekčnými striekačkami naplnenými vodou zaznamenávalo pomocou vysokorýchlostnej videokamery (240 snímok za sekundu) počas 1 minúty po dosiahnutí ustáleného stavu oscilácie.Značky blízko okraja rotujúceho disku sa sledovali manuálne pomocou analýzy záznamov po jednotlivých snímkach, aby sa určil počet otáčok za minútu (rpm) (obrázky 2a-d).Opakujte n = 10 pokusov.Relatívna odstredivá sila (RCF) v strede valca injekčnej striekačky sa potom vypočíta pomocou nasledujúceho vzorca:
Kvantifikácia rýchlosti otáčania pomocou CentrREUSE.(A–D) Sekvenčné reprezentatívne obrázky zobrazujúce čas (minúty: sekundy. milisekundy) do dokončenia rotácie zariadenia.Šípky označujú značky stopy.(E) Kvantifikácia RPM pomocou CentrREUSE.Čiary predstavujú priemer (červená) ± štandardná odchýlka (čierna).Skóre predstavuje jednotlivé 1-minútové pokusy (n = 10).
1,0 ml injekčná striekačka obsahujúca TA suspenziu na injekciu (40 mg/ml, Amneal Pharmaceuticals, Bridgewater, NJ, USA) sa centrifugovala 3, 5 a 10 minút pomocou CentrREUSE.Sedimentácia s použitím tejto techniky bola porovnaná so sedimentáciou dosiahnutou po centrifugácii pri 10, 20 a 50 RCF s použitím rotora A-4-62 počas 5 minút na stolnej centrifúge Eppendorf 5810R (Hamburg, Nemecko).Množstvo zrážok sa tiež porovnávalo s množstvom zrážok získaným použitím zrážok závislých od gravitácie v rôznych časových bodoch od 0 do 720 minút.Pre každý postup sa vykonalo celkom n = 9 nezávislých opakovaní.
Všetky štatistické analýzy sa uskutočnili pomocou softvéru Prism 9.0 (GraphPad, San Diego, USA).Hodnoty sú prezentované ako priemer ± štandardná odchýlka (SD), pokiaľ nie je uvedené inak.Skupinové priemery sa porovnávali pomocou dvojstranného Welchovho korigovaného t-testu.Alfa je definovaná ako 0,05.Pre pokles závislý od gravitácie bol vytvorený jednofázový exponenciálny model rozpadu pomocou regresie najmenších štvorcov, pričom opakované hodnoty y pre danú hodnotu x sa považovali za jeden bod.
kde x je čas v minútach.y – objem sedimentu.y0 je hodnota y, keď x je nula.Plošina je hodnota y pre nekonečné minúty.K je rýchlostná konštanta vyjadrená ako prevrátená hodnota minút.
Prístroj CentrREUSE demonštroval spoľahlivé, riadené nelineárne oscilácie pomocou dvoch štandardných 1,0 ml striekačiek naplnených 1,0 ml vody, každá (video S1).V n = 10 pokusoch (každý 1 minútu) mal CenterREUSE priemernú rýchlosť otáčania 359,4 ot./min ± 21,63 (rozsah = 337-398), čo viedlo k vypočítanej priemernej odstredivej sile 10,5 RCF ± 1,3 (rozsah = 9,2-12,8 ).(Obrázok 2a-e).
Bolo hodnotených niekoľko metód na peletovanie suspenzií TA v 1,0 ml injekčných striekačkách a porovnané s centrifugáciou CentrREUSE.Po 12 hodinách usadzovania závislého od gravitácie dosiahol objem sedimentu 0,38 ml ± 0,03 (doplnkový obrázok S4a, b).Depozícia TA závislá od gravitácie je v súlade s jednofázovým exponenciálnym modelom rozpadu (korigovaný o R2 = 0,8582), čo vedie k odhadovanej plató 0,3804 ml (95% interval spoľahlivosti: 0,3578 až 0,4025) (doplnkový obrázok S4c).CentrREUSE vytvorilo priemerný objem sedimentu 0,41 ml ± 0,04 po 3 minútach, čo bolo podobné ako priemerná hodnota 0,38 ml ± 0,03 pozorovaná pre sedimentáciu závislú od gravitácie po 12 hodinách (p = 0,14) (obr. 3a, d, h) .CentrREUSE poskytlo výrazne kompaktnejší objem 0,31 ml ± 0,02 po 5 minútach v porovnaní s priemerom 0,38 ml ± 0,03 pozorovaným pre sedimentáciu založenú na gravitácii po 12 hodinách (p = 0,0001) (obr. 3b, d, h).
Porovnanie hustoty peliet TA dosiahnutej centrifugáciou CentrREUSE s gravitačným usadzovaním oproti štandardnej priemyselnej centrifugácii (A–C).Reprezentatívne obrázky precipitovaných suspenzií TA v 1,0 ml injekčných striekačkách po 3 minútach (A), 5 minútach (B) a 10 minútach (C) používania CentrREUSE.(D) Reprezentatívne obrazy uloženej TA po 12 hodinách gravitačného usadzovania.(EG) Reprezentatívne snímky precipitovanej TA po štandardnej komerčnej centrifugácii pri 10 RCF (E), 20 RCF (F) a 50 RCF (G) počas 5 minút.(H) Objem sedimentu sa kvantifikoval pomocou CentrREUSE (3, 5 a 10 minút), sedimentácie sprostredkovanej gravitáciou (12 hodín) a štandardnej priemyselnej centrifugácie pri 5 minútach (10, 20 a 50 RCF).Čiary predstavujú priemer (červená) ± štandardná odchýlka (čierna).Bodky predstavujú nezávislé opakovania (n = 9 pre každú podmienku).
CentrREUSE vytvorilo priemerný objem 0,31 ml ± 0,02 po 5 minútach, čo je podobné priemeru 0,32 ml ± 0,03 pozorovanému v štandardnej komerčnej centrifúge pri 10 RCF počas 5 minút (p = 0,20) a je o niečo nižšie ako priemerný objem získaný s 20 RCF bol pozorovaný pri 0,28 ml ± 0,03 počas 5 minút (p = 0,03) (obr. 3b, e, f, h).CentrREUSE vytvorilo stredný objem 0,20 ml ± 0,02 po 10 minútach, čo bolo rovnako kompaktné (p = 0,15) v porovnaní so stredným objemom 0,19 ml ± 0,01 po 5 minútach pozorovaným na komerčnej centrifúge pri 50 RCF (obr. 3c, g, h)..
Tu popisujeme návrh, montáž a experimentálne overenie ultra-nízkej, prenosnej, človekom ovládanej, papierovej centrifúgy vyrobenej z konvenčného terapeutického odpadu.Dizajn je z veľkej časti založený na papierovej centrifúge (označovanej ako „papierová fuga“), ktorú skupina Prakash predstavila v roku 2017 na diagnostické aplikácie.Vzhľadom na to, že odstreďovanie si historicky vyžadovalo použitie drahého, objemného a elektricky závislého komerčného zariadenia, Prakashova odstredivka poskytuje elegantné riešenie problému neistého prístupu k odstreďovaniu v prostredí s obmedzenými zdrojmi2,4.Odvtedy paperfuge preukázal praktické využitie v niekoľkých nízkoobjemových diagnostických aplikáciách, ako je frakcionácia krvi na základe hustoty na detekciu malárie.Podľa našich najlepších vedomostí sa však podobné ultralacné odstredivky na papierovej báze nepoužívali na terapeutické účely, čo sú podmienky, ktoré si zvyčajne vyžadujú sedimentáciu väčšieho objemu.
S ohľadom na túto skutočnosť je cieľom spoločnosti CentrREUSE rozšíriť používanie centrifugácie papiera pri terapeutických intervenciách.To sa dosiahlo vykonaním niekoľkých úprav dizajnu odhalenia Prakash.Aby sa zväčšila dĺžka dvoch štandardných 1,0 ml injekčných striekačiek, obsahuje CentREUSE väčší disk (polomer = 123,5 mm) ako najväčší testovaný žmýkač papiera Prakash (polomer = 85 mm).Okrem toho, na podporu zvýšenej hmotnosti 1,0 ml injekčnej striekačky naplnenej tekutinou, používa CentREUSE namiesto kartónu vlnitú lepenku.Spoločne tieto úpravy umožňujú odstreďovanie väčších objemov ako tie, ktoré boli testované v čističi papiera Prakash (tj dve 1,0 ml injekčné striekačky s kapilárami), pričom sa stále spoliehajú na podobné zložky: vlákno a materiál na báze papiera.Na diagnostické účely bolo opísaných niekoľko ďalších lacných centrifúg poháňaných človekom4,5,6,7,8,9,10.Patria sem odstredivky, šľahače na šaláty, šľahače na vajíčka a ručné baterky pre rotačné zariadenia5, 6, 7, 8, 9. Väčšina týchto zariadení však nie je navrhnutá na manipuláciu s objemom do 1,0 ml a pozostávajú z materiálov, ktoré sú často drahšie a nedostupné ako tie, ktoré sa používajú v papierových odstredivkách2,4,5,6,7,8,9,10..V skutočnosti sa vyradené papierové materiály často nachádzajú všade;napríklad v Spojených štátoch tvorí papier a lepenka viac ako 20 % tuhého komunálneho odpadu, čo predstavuje bohatý, lacný alebo dokonca bezplatný zdroj na stavbu papierových odstrediviek.napr.CentREUSE11.V porovnaní s niekoľkými ďalšími publikovanými nízkonákladovými riešeniami tiež CentREUSE nevyžaduje na vytvorenie špecializovaný hardvér (ako je hardvér a softvér na 3D tlač, hardvér a softvér na laserové rezanie atď.), čím je hardvér náročnejší na zdroje..Títo ľudia sú v prostredí 4, 8, 9, 10.
Ako dôkaz praktickej užitočnosti našej papierovej centrifúgy na terapeutické účely demonštrujeme rýchle a spoľahlivé usadzovanie suspenzie triamcinolónu v acetóne (TA) na injekciu bolusu do sklovca – zavedenú nízkonákladovú intervenciu na dlhodobú liečbu rôznych očných chorôb1 ,3.Výsledky usadzovania po 3 minútach s CentREUSE boli porovnateľné s výsledkami po 12 hodinách usadzovania sprostredkovaného gravitáciou.Okrem toho výsledky CentrREUSE po 5 a 10 minútovom odstreďovaní prevyšovali výsledky, ktoré by sa získali gravitáciou, a boli podobné tým, ktoré sa pozorovali po priemyselnom odstreďovaní pri 10 a 50 RCF počas 5 minút.Podľa našich skúseností vytvára CentREUSE ostrejšie a hladšie rozhranie sediment-supernatant ako iné testované metódy;je to žiaduce, pretože to umožňuje presnejšie hodnotenie dávky podávaného liečiva a je jednoduchšie odstrániť supernatant s minimálnou stratou objemu častíc.
Výber tejto aplikácie ako dôkaz koncepcie bol poháňaný pretrvávajúcou potrebou zlepšiť prístup k dlhodobo pôsobiacim intravitreálnym steroidom v prostredí s obmedzenými zdrojmi.Intravitreálne steroidy sa široko používajú na liečbu rôznych očných stavov, vrátane diabetického makulárneho edému, vekom podmienenej makulárnej degenerácie, retinálnej vaskulárnej oklúzie, uveitídy, radiačnej retinopatie a cystického makulárneho edému3,12.Zo steroidov dostupných na intravitreálne podanie zostáva TA najbežnejšie používaným celosvetovo12.Hoci sú dostupné prípravky bez konzervačných látok TA (PF-TA) (napr. Triesence [40 mg/ml, Alcon, Fort Worth, USA]), prípravky s konzervačnými látkami benzylalkoholu (napr. Kenalog-40 [40 mg/ml, Bristol- Myers Squibb, New York, USA]) zostáva najpopulárnejším3,12.Treba poznamenať, že posledná menovaná skupina liekov je schválená americkým Úradom pre kontrolu potravín a liečiv (FDA) len na intramuskulárne a intraartikulárne použitie, preto sa vnútroočné podanie považuje za neregistrované 3, 12 .Hoci injekčná dávka intravitreálnej TA sa líši podľa indikácie a techniky, najčastejšie uvádzaná dávka je 4,0 mg (tj injekčný objem 0,1 ml z 40 mg/ml roztoku), čo zvyčajne znamená trvanie liečby približne 3 mesiace Účinky 1 , 12, 13, 14, 15.
Na predĺženie účinku intravitreálnych steroidov pri chronických, ťažkých alebo recidivujúcich očných ochoreniach bolo zavedených niekoľko dlhodobo pôsobiacich implantovateľných alebo injekčných steroidných zariadení, vrátane dexametazónu 0,7 mg (Ozurdex, Allergan, Dublin, Írsko), Relax fluorid acetonidu 0,59 mg (Retisert , Bausch and Lomb, Laval, Kanada) a fluocinolón acetonid 0,19 mg (Iluvien, Alimera Sciences, Alpharetta, Georgia, USA)3,12.Tieto zariadenia však majú niekoľko potenciálnych nevýhod.V Spojených štátoch je každé zariadenie schválené len pre niekoľko indikácií, čo obmedzuje poistné krytie.Okrem toho niektoré zariadenia vyžadujú chirurgickú implantáciu a môžu spôsobiť jedinečné komplikácie, ako je migrácia zariadenia do prednej komory3,12.Navyše tieto zariadenia bývajú menej dostupné a oveľa drahšie ako TA3,12;pri súčasných cenách v USA stojí Kenalog-40 asi 20 USD za 1,0 ml suspenzie, zatiaľ čo explantáty Ozurdex, Retisert a Iluvien.Vstupné je asi 1400 dolárov.20 000 USD a 9 200 USD.Tieto faktory spolu obmedzujú prístup k týmto zariadeniam pre ľudí v prostredí s obmedzenými zdrojmi.
Uskutočnili sa pokusy predĺžiť účinok intravitreálnej TA1,3,16,17 kvôli jej nižšej cene, štedrejšej úhrade a väčšej dostupnosti.Vzhľadom na svoju nízku rozpustnosť vo vode zostáva TA v oku ako depot, čo umožňuje postupnú a relatívne konštantnú difúziu liečiva, takže sa očakáva, že účinok bude trvať dlhšie pri väčších depotoch1,3.Na tento účel bolo vyvinutých niekoľko metód na koncentrovanie suspenzie TA pred injekciou do sklovca.Hoci boli opísané metódy založené na pasívnom (tj gravitačne závislom) usadzovaní alebo mikrofiltrácii, tieto metódy sú relatívne časovo náročné a poskytujú rôzne výsledky15,16,17.Naopak, predchádzajúce štúdie ukázali, že TA môže byť rýchlo a spoľahlivo koncentrovaná (a tým aj predĺžený účinok) zrážaním pomocou centrifugácie1,3.Na záver, pohodlie, nízke náklady, trvanie a účinnosť odstredivo koncentrovanej TA robia z tejto intervencie atraktívnu možnosť pre pacientov v prostredí s obmedzenými zdrojmi.Nedostatočný prístup k spoľahlivému odstreďovaniu však môže byť hlavnou prekážkou pri realizácii tohto zásahu;Riešením tohto problému môže CentrREUSE pomôcť zvýšiť dostupnosť dlhodobej liečby steroidmi pre pacientov v prostredí s obmedzenými zdrojmi.
V našej štúdii sú určité obmedzenia, vrátane tých, ktoré súvisia s funkčnosťou natívnou pre zariadenie CentrREUSE.Zariadenie je nelineárny, nekonzervatívny oscilátor, ktorý sa spolieha na ľudský vstup, a preto nemôže poskytnúť presnú a konštantnú rýchlosť otáčania počas používania;rýchlosť otáčania závisí od niekoľkých premenných, ako je vplyv používateľa na úroveň vlastníctva zariadenia, špecifické materiály použité pri montáži zariadenia a kvalita spriadaných spojov.To sa líši od komerčných zariadení, kde sa rýchlosť otáčania môže aplikovať konzistentne a presne.Okrem toho možno rýchlosť dosiahnutú pomocou CentrREUSE považovať za relatívne nízku v porovnaní s rýchlosťou dosahovanou inými odstredivkovými zariadeniami2.Našťastie rýchlosť (a súvisiaca odstredivá sila) generovaná naším zariadením bola dostatočná na testovanie konceptu podrobne opísaného v našej štúdii (tj ukladanie TA).Rýchlosť otáčania sa môže zvýšiť odľahčením hmoty centrálneho disku 2;dá sa to dosiahnuť použitím ľahšieho materiálu (napríklad tenšieho kartónu), ak je dostatočne pevný na to, aby udržal dve injekčné striekačky naplnené tekutinou.V našom prípade bolo rozhodnutie použiť štandardnú štrbinovú lepenku „A“ (hrúbka 4,8 mm) zámerné, pretože tento materiál sa často nachádza v prepravných krabiciach, a preto sa dá ľahko nájsť ako recyklovateľný materiál.Rýchlosť otáčania sa môže zvýšiť aj zmenšením polomeru centrálneho kotúča 2 .Polomer našej plošiny bol však zámerne relatívne veľký, aby sa do nej zmestila 1,0 ml injekčná striekačka.Ak má používateľ záujem o odstreďovanie kratších nádob, polomer sa môže zmenšiť – zmena, ktorá predvídateľne vedie k vyšším rýchlostiam otáčania (a možno aj vyšším odstredivým silám).
Okrem toho sme starostlivo nevyhodnotili vplyv únavy operátora na funkčnosť zariadenia.Zaujímavosťou je, že viacerí členovia našej skupiny dokázali zariadenie používať 15 minút bez výraznej únavy.Potenciálnym riešením únavy operátora, keď sú potrebné dlhšie odstredivky, je striedanie dvoch alebo viacerých používateľov (ak je to možné).Okrem toho sme kriticky nehodnotili trvanlivosť zariadenia, čiastočne preto, že komponenty zariadenia (ako kartón a šnúra) bolo možné v prípade opotrebenia alebo poškodenia ľahko vymeniť za nízke alebo žiadne náklady.Zaujímavosťou je, že počas nášho pilotného testu sme jedno zariadenie používali celkovo vyše 200 minút.Po tomto období je jediným viditeľným, ale nepatrným znakom opotrebovania perforácia pozdĺž závitov.
Ďalším obmedzením našej štúdie je, že sme špecificky nemerali hmotnosť alebo hustotu uloženej TA, ktorú je možné dosiahnuť pomocou zariadenia CentrREUSE a iných metód;namiesto toho bolo naše experimentálne overenie tohto zariadenia založené na meraní hustoty sedimentu (v ml).nepriama miera hustoty.Okrem toho sme netestovali koncentrovanú TA CentREUSE na pacientoch, ale keďže naše zariadenie produkovalo pelety TA podobné tým, ktoré sa vyrábajú pomocou komerčnej centrifúgy, predpokladali sme, že koncentrovaná TA CentREUSE bude rovnako účinná a bezpečná ako predtým.v literatúre.uvádzané pre konvenčné odstredivé zariadenia1,3.Ďalšie štúdie kvantifikujúce skutočné množstvo TA podanej po opevnení CentrREUSE môžu pomôcť ďalej vyhodnotiť skutočnú užitočnosť nášho zariadenia v tejto aplikácii.
Podľa našich vedomostí je CentREUSE, zariadenie, ktoré sa dá ľahko skonštruovať z ľahko dostupného odpadu, prvou prenosnou, ultra nízkonákladovou papierovou odstredivkou poháňanou človekom, ktorá sa používa v terapeutickom prostredí.Okrem schopnosti odstreďovať relatívne veľké objemy, CentrREUSE nevyžaduje použitie špecializovaných materiálov a konštrukčných nástrojov v porovnaní s inými publikovanými nízkonákladovými odstredivkami.Preukázaná účinnosť CentREUSE pri rýchlom a spoľahlivom zrážaní TA môže pomôcť zlepšiť dlhodobú dostupnosť intravitreálnych steroidov u ľudí v prostredí s obmedzenými zdrojmi, čo môže pomôcť pri liečbe rôznych očných stavov.Okrem toho sa výhody našich prenosných centrifúg s ľudským pohonom predvídateľne rozšíria do lokalít bohatých na zdroje, ako sú veľké terciárne a kvartérne zdravotné strediská v rozvinutých krajinách.Za týchto podmienok môže byť dostupnosť odstreďovacích zariadení naďalej obmedzená na klinické a výskumné laboratóriá s rizikom kontaminácie injekčných striekačiek tekutinami ľudského tela, živočíšnymi produktmi a inými nebezpečnými látkami.Okrem toho sa tieto laboratóriá často nachádzajú ďaleko od miesta starostlivosti o pacientov.To zase môže predstavovať logistickú prekážku pre poskytovateľov zdravotnej starostlivosti, ktorí potrebujú rýchly prístup k odstreďovaniu;nasadenie CentrREUSE môže slúžiť ako praktický spôsob prípravy terapeutických intervencií v krátkodobom horizonte bez vážneho narušenia starostlivosti o pacienta.
Preto, aby sa všetkým uľahčila príprava na terapeutické zásahy, ktoré si vyžadujú centrifugáciu, sú v tejto publikácii s otvoreným zdrojom v časti Ďalšie informácie šablóna a pokyny na vytvorenie Centra.Odporúčame čitateľom, aby podľa potreby prepracovali Centrum REUSE.
Údaje podporujúce výsledky tejto štúdie sú dostupné od príslušného autora SM na základe primeranej žiadosti.
Ober, MD a Valizhan, S. Trvanie účinku triamcinolónacetónu v sklovci pri koncentrácii odstreďovania.Retina 33, 867–872 (2013).
Bhamla, MS a ďalšie.Ručná ultralacná odstredivka na papier.Národná biomedicínska veda.projektu.1, 0009. https://doi.org/10.1038/s41551-016-0009 (2017).
Malinovsky SM a Wasserman JA Odstredivá koncentrácia intravitreálnej suspenzie triamcinolónacetonidu: lacná, jednoduchá a uskutočniteľná alternatíva k dlhodobému podávaniu steroidov.J. Vitrain.diss.5. 15 – 31 (2021).
Huck, počkám.Lacný adaptér centrifúgy s otvoreným zdrojom na separáciu veľkých klinických vzoriek krvi.PLOS One.17.e0266769.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0266769 (2022).
Wong AP, Gupta M., Shevkoplyas SS a Whitesides GM Metla je ako centrifúga: oddeľuje ľudskú plazmu od plnej krvi v prostredí s obmedzenými zdrojmi.laboratórium.čip.8, 2032 – 2037 (2008).
Brown, J. a kol.Manuálna, prenosná, nízkonákladová odstredivka na diagnostiku anémie v prostredí s obmedzenými zdrojmi.Áno.J. Trope.liek.vlhkosť.85, 327 – 332 (2011).
Liu, K.-H.počkaj.Plazma sa oddelila pomocou odstredivky.konečník.Chemický.91, 1247 – 1253 (2019).
Michael, I. a kol.Spinner pre okamžitú diagnostiku infekcií močových ciest.Národná biomedicínska veda.projektu.4, 591 – 600 (2020).
Lee, E., Larson, A., Kotari, A. a Prakash, M. Handyfuge-LAMP: Lacná centrifugácia bez elektrolytov na izotermickú detekciu SARS-CoV-2 v slinách.https://doi.org/10.1101/2020.06.30.20143255 (2020).
Lee, S., Jeong, M., Lee, S., Lee, SH a Choi, J. Mag-spinner: Ďalšia generácia pohodlných, cenovo dostupných, jednoduchých a prenosných (FAST) magnetických separačných systémov.Nano Advances 4, 792 – 800 (2022).
Americká agentúra na ochranu životného prostredia.Advancing Sustainable Materials Management: Informačný list z roku 2018, ktorý hodnotí trendy vo výrobe a manažmente materiálov v Spojených štátoch.(2020).https://www.epa.gov/sites/default/files/2021-01/documents/2018_ff_fact_sheet_dec_2020_fnl_508.pdf.
Sarao, V., Veritti, D., Boschia, F. a Lanzetta, P. Steroidy na intravitreálnu liečbu ochorení sietnice.veda.Journal Mir 2014, 1–14 (2014).
Pivo, popoludňajší čaj atď. Vnútroočné koncentrácie a farmakokinetika triamcinolónacetonidu po jednorazovej intravitreálnej injekcii.Oftalmológia 110, 681-686 (2003).
Audren, F. a kol.Farmakokineticko-farmakodynamický model účinku triamcinolónacetonidu na centrálnu hrúbku makuly u pacientov s diabetickým makulárnym edémom.investovať.oftalmológia.viditeľné.veda.45, 3435-3441 (2004).
Ober, MD a kol.Skutočná dávka triamcinolónacetónu sa merala obvyklým spôsobom intravitreálnej injekcie.Áno.J. Ophthalmol.142, 597-600 (2006).
Chin, HS, Kim, TH, Moon, YS a Oh, JH Metóda koncentrovaného triamcinolónacetonidu na intravitreálnu injekciu.Retina 25, 1107-1108 (2005).
Tsong, JW, Persaud, TO & Mansour, SE Kvantitatívna analýza uloženého triamcinolónu na injekciu.Retina 27, 1255 – 1259 (2007).
SM je čiastočne podporovaná darom pre Mukai Foundation, Massachusetts Eye and Ear Hospital, Boston, Massachusetts, USA.
Katedra oftalmológie, Harvard Medical School, Massachusetts Eye and Ear, 243 Charles St, Boston, Massachusetts, 02114, USA