Bedankt voor uw bezoek aan Nature.com.U gebruikt een browserversie met beperkte CSS-ondersteuning.Voor de beste ervaring raden wij u aan een bijgewerkte browser te gebruiken (of de compatibiliteitsmodus in Internet Explorer uit te schakelen).Om voortdurende ondersteuning te garanderen, tonen we de site bovendien zonder stijlen en JavaScript.
Sliders met drie artikelen per dia.Gebruik de knoppen Vorige en Volgende om door de dia's te bladeren, of de knoppen op de schuifregelaar aan het einde om door elke dia te bladeren.
Betrouwbare medische centrifugatie vereiste historisch gezien het gebruik van dure, omvangrijke en elektrisch afhankelijke commerciële apparatuur, die vaak niet beschikbaar is in omgevingen met beperkte middelen.Hoewel er verschillende draagbare, goedkope, niet-gemotoriseerde centrifuges zijn beschreven, zijn deze oplossingen in de eerste plaats bedoeld voor diagnostische toepassingen die relatief kleine hoeveelheden sedimentatie vereisen.Bovendien vereist het ontwerp van deze apparaten vaak het gebruik van speciale materialen en gereedschappen die normaal gesproken niet beschikbaar zijn in gebieden met weinig dekking.Hier beschrijven we het ontwerp, de assemblage en de experimentele validatie van de CentREUSE, een ultragoedkope, door mensen bediende, draagbare afvalcentrifuge voor therapeutische toepassingen.CentREUSE vertoont een gemiddelde centrifugaalkracht van 10,5 relatieve centrifugaalkracht (RCF) ± 1,3.De bezinking van 1,0 ml glasachtige suspensie van triamcinolon na 3 minuten centrifugeren in CentREUSE was vergelijkbaar met die na 12 uur zwaartekrachtgemedieerde sedimentatie (0,41 ml ± 0,04 versus 0,38 ml ± 0,03, p = 0,14).Verdikking van het sediment na CentREUSE-centrifugeren gedurende 5 en 10 minuten vergeleken met de verdikking waargenomen na centrifugeren bij 10 RCF (0,31 ml ± 0,02 vs. 0,32 ml ± 0,03, p = 0,20) en 50 RCF (0,20 ml) gedurende 5 minuten met behulp van commerciële apparatuur Vergelijkbaar ± 0,02 versus 0,19 ml ± 0,01, p = 0,15).De sjablonen en bouwinstructies voor CentREUSE zijn opgenomen in dit open source bericht.
Centrifugeren is een belangrijke stap in veel diagnostische tests en therapeutische interventies1,2,3,4.Het bereiken van adequate centrifugatie heeft echter historisch gezien het gebruik van dure, omvangrijke en elektrisch afhankelijke commerciële apparatuur vereist, die vaak niet beschikbaar is in omgevingen met beperkte middelen2,4.In 2017 introduceerde de groep van Prakash een kleine handmatige centrifuge op papierbasis (een zogenaamde ‘paper puffer’), gemaakt van geprefabriceerde materialen, voor een prijs van $ 0,20 ($)2.Sindsdien wordt papierfuga ingezet in omgevingen met beperkte middelen voor diagnostische toepassingen met een laag volume (bijvoorbeeld op dichtheid gebaseerde scheiding van bloedbestanddelen in capillaire buisjes om malariaparasieten te detecteren), waarmee een supergoedkoop draagbaar, door mensen aangedreven instrument wordt gedemonstreerd.centrifugeren 2.Sindsdien zijn er verschillende andere compacte, goedkope, niet-gemotoriseerde centrifugatieapparaten beschreven4,5,6,7,8,9,10.De meeste van deze oplossingen zijn echter, net als papierdampen, bedoeld voor diagnostische doeleinden waarvoor relatief kleine sedimentatievolumes nodig zijn en kunnen daarom niet worden gebruikt om grote monsters te centrifugeren.Bovendien vereist de montage van deze oplossingen vaak het gebruik van speciale materialen en gereedschappen die vaak niet beschikbaar zijn in achtergestelde gebieden4,5,6,7,8,9,10.
Hier beschrijven we het ontwerp, de assemblage en de experimentele validatie van een centrifuge (de CentREUSE genaamd) opgebouwd uit conventioneel papierfuga-afval voor therapeutische toepassingen die doorgaans hoge sedimentatievolumes vereisen.Geval 1, 3 Als proof of concept hebben we het apparaat getest met een echte ooginterventie: precipitatie van een suspensie van triamcinolon in aceton (TA) voor daaropvolgende injectie van een bolusmedicijn in het glasachtig lichaam van het oog.Hoewel centrifugeren voor TA-concentratie een erkende goedkope interventie is voor de langdurige behandeling van verschillende oogaandoeningen, vormt de behoefte aan in de handel verkrijgbare centrifuges tijdens het formuleren van geneesmiddelen een grote belemmering voor het gebruik van deze therapie in omgevingen met beperkte middelen1,2, 3.vergeleken met resultaten verkregen met conventionele commerciële centrifuges.Sjablonen en instructies voor het bouwen van CentREUSE zijn opgenomen in dit open source-bericht in de sectie 'Meer informatie'.
CentREUSE kan vrijwel geheel uit schroot worden opgebouwd.Beide exemplaren van het halfronde sjabloon (aanvullende figuur S1) werden gedrukt op standaard Amerikaans carbonbriefpapier (215,9 mm x 279,4 mm).De bijgevoegde twee halfronde sjablonen definiëren drie belangrijke ontwerpkenmerken van het CentREUSE-apparaat, waaronder (1) de buitenrand van de 247 mm draaiende schijf, (2) is ontworpen voor een injectiespuit van 1,0 ml (met dop en geamputeerde zuiger).groeven in de schacht) en (3) twee markeringen die aangeven waar gaten moeten worden geponst zodat het touw door de schijf kan gaan.
Plak (bijvoorbeeld met universele lijm of tape) de sjabloon op het golfkarton (minimumgrootte: 247 mm × 247 mm) (aanvullende afbeelding S2a).In dit onderzoek werd standaard “A”-golfkarton (4,8 mm dik) gebruikt, maar er kon ook golfkarton van vergelijkbare dikte worden gebruikt, zoals golfkarton uit afgedankte verzenddozen.Knip met een scherp gereedschap (zoals een mes of een schaar) het karton langs de rand van de buitenste schijf die op de sjabloon is aangegeven (aanvullende figuur S2b).Maak vervolgens met een smal, scherp gereedschap (zoals de punt van een balpen) twee perforaties van volledige dikte met een straal van 8,5 mm volgens de markeringen op de sjabloon (aanvullende figuur S2c).Vervolgens worden twee sleuven voor injectiespuiten van 1,0 ml uit de sjabloon en de onderliggende oppervlaktelaag van karton gesneden met behulp van een puntig voorwerp, zoals een scheermesje;er moet voor worden gezorgd dat de onderliggende gegolfde laag of de resterende oppervlaktelaag niet wordt beschadigd (aanvullende figuur S2d, e).Haal vervolgens een stuk touw (bijvoorbeeld een katoenen koord van 3 mm of een andere draad van vergelijkbare dikte en elasticiteit) door de twee gaten en knoop een lus rond elke kant van een schijf van ongeveer 30 cm lang (aanvullende afbeelding S2f).
Vul twee spuiten van 1,0 ml met ongeveer gelijke volumes (bijvoorbeeld 1,0 ml TA-suspensie) en de dop.De plunjerstang van de spuit werd vervolgens afgesneden ter hoogte van de cilinderflens (aanvullende figuur S2g, h).De cilinderflens wordt vervolgens bedekt met een laag tape om het uitwerpen van de afgeknotte zuiger tijdens gebruik van de apparatuur te voorkomen.Elke spuit van 1,0 ml werd vervolgens in de spuitput geplaatst met de dop naar het midden van de schijf gericht (aanvullende figuur S2i).Elke spuit werd vervolgens met plakband aan ten minste de schijf bevestigd (aanvullende figuur S2j).Voltooi ten slotte de montage van de centrifuge door twee pennen (zoals potloden of soortgelijk stevig stokvormig gereedschap) aan elk uiteinde van het touwtje in de lus te plaatsen (Figuur 1).
De instructies voor het gebruik van de CentREUSE zijn vergelijkbaar met die voor traditioneel draaiend speelgoed.De rotatie wordt gestart door in elke hand een handvat vast te houden.Een lichte speling in de snaren zorgt ervoor dat de schijf naar voren of naar achteren schommelt, waardoor de schijf respectievelijk naar voren of naar achteren draait.Dit gebeurt meerdere keren op een langzame, gecontroleerde manier, zodat de snaren opkrullen.Stop dan de beweging.Terwijl de snaren beginnen af ​​te wikkelen, wordt er hard aan de hendel getrokken totdat de snaren strak staan, waardoor de schijf gaat draaien.Zodra de snaar volledig is afgewikkeld en begint terug te spoelen, moet de hendel langzaam worden ontspannen.Terwijl het touw weer begint af te wikkelen, voer je dezelfde reeks bewegingen uit om het apparaat te laten draaien (video S1).
Voor toepassingen waarbij sedimentatie van een suspensie door centrifugatie vereist was, werd het apparaat continu geroteerd totdat een bevredigende granulatie was bereikt (aanvullende figuur S3a, b).Er zullen zich complexe deeltjes vormen aan het zuigeruiteinde van de spuitcilinder en het supernatant zal zich concentreren naar de punt van de spuit.Het supernatant werd vervolgens afgevoerd door de tape te verwijderen die de cilinderflens bedekte en een tweede plunjer te introduceren om de oorspronkelijke plunjer langzaam naar de spuittip te duwen, en stopte toen deze het samengestelde sediment bereikte (aanvullende figuur S3c, d).
Om de rotatiesnelheid te bepalen, werd het CentREUSE-apparaat, uitgerust met twee injectiespuiten van 1,0 ml gevuld met water, gedurende 1 minuut opgenomen met een hogesnelheidsvideocamera (240 frames per seconde) nadat een stabiele oscillatietoestand was bereikt.Markeringen nabij de rand van de draaiende schijf werden handmatig gevolgd met behulp van frame-voor-frame analyse van de opnames om het aantal omwentelingen per minuut (rpm) te bepalen (figuren 2a-d).Herhaal n = 10 pogingen.De relatieve centrifugaalkracht (RCF) in het midden van de spuitcilinder wordt vervolgens berekend met behulp van de volgende formule:
Kwantificering van het toerental met CentREUSE.(A – D) Opeenvolgende representatieve afbeeldingen die de tijd tonen (minuten: seconden, milliseconden) om de apparaatrotatie te voltooien.Pijlen geven sporenmarkeringen aan.(E) RPM-kwantificering met CentREUSE.De lijnen vertegenwoordigen het gemiddelde (rood) ± standaardafwijking (zwart).De scores vertegenwoordigen individuele pogingen van 1 minuut (n = 10).
Een injectiespuit van 1,0 ml met TA-suspensie voor injectie (40 mg/ml, Amneal Pharmaceuticals, Bridgewater, NJ, VS) werd gedurende 3, 5 en 10 minuten gecentrifugeerd met behulp van CentREUSE.Sedimentatie met behulp van deze techniek werd vergeleken met die verkregen na centrifugeren bij 10, 20 en 50 RCF met behulp van een A-4-62 rotor gedurende 5 minuten op een Eppendorf 5810R tafelcentrifuge (Hamburg, Duitsland).De hoeveelheid neerslag werd ook vergeleken met de hoeveelheid neerslag die werd verkregen met behulp van zwaartekrachtafhankelijke neerslag op verschillende tijdstippen van 0 tot 720 minuten.Voor elke procedure werden in totaal n = 9 onafhankelijke herhalingen uitgevoerd.
Alle statistische analyses werden uitgevoerd met behulp van Prism 9.0-software (GraphPad, San Diego, VS).Waarden worden weergegeven als gemiddelde ± standaardafwijking (SD), tenzij anders aangegeven.Groepsgemiddelden werden vergeleken met behulp van een tweezijdige, door Welch gecorrigeerde t-test.Alfa wordt gedefinieerd als 0,05.Voor zwaartekrachtafhankelijke bodemdaling werd een eenfasig exponentieel vervalmodel aangepast met behulp van regressie met de kleinste kwadraten, waarbij herhaalde y-waarden voor een gegeven x-waarde als een enkel punt werden behandeld.
waarbij x de tijd in minuten is.y – sedimentvolume.y0 is de waarde van y als x nul is.Het plateau is de y-waarde voor oneindige minuten.K is de snelheidsconstante, uitgedrukt als het omgekeerde van minuten.
Het CentREUSE-apparaat demonstreerde betrouwbare, gecontroleerde niet-lineaire oscillaties met behulp van twee standaardspuiten van 1,0 ml, gevuld met elk 1,0 ml water (video S1).In n = 10 proeven (elk 1 minuut) had CentREUSE een gemiddelde rotatiesnelheid van 359,4 rpm ± 21,63 (bereik = 337-398), resulterend in een berekende gemiddelde middelpuntvliedende kracht van 10,5 RCF ± 1, 3 (bereik = 9,2–12,8 ).(Figuur 2a-e).
Verschillende methoden voor het pelletiseren van TA-suspensies in injectiespuiten van 1,0 ml werden geëvalueerd en vergeleken met CentREUSE-centrifugatie.Na 12 uur zwaartekrachtafhankelijke bezinking bereikte het sedimentvolume 0,38 ml ± 0,03 (aanvullende figuur S4a, b).Zwaartekrachtafhankelijke TA-afzetting is consistent met een eenfasig exponentieel vervalmodel (gecorrigeerd door R2 = 0,8582), resulterend in een geschat plateau van 0,3804 ml (95% betrouwbaarheidsinterval: 0,3578 tot 0,4025) (aanvullende figuur S4c).CentREUSE produceerde een gemiddeld sedimentvolume van 0,41 ml ± 0,04 na 3 minuten, wat vergelijkbaar was met de gemiddelde waarde van 0,38 ml ± 0,03 waargenomen voor zwaartekrachtafhankelijke sedimentatie na 12 uur (p = 0,14) (Fig. 3a, d, h) .CentREUSE gaf een significant compacter volume van 0,31 ml ± 0,02 na 5 minuten vergeleken met het gemiddelde van 0,38 ml ± 0,03 waargenomen voor op zwaartekracht gebaseerde sedimentatie na 12 uur (p = 0,0001) (Fig. 3b, d, h).
Vergelijking van de TA-pelletdichtheid bereikt door CentREUSE-centrifugatie met bezinking door zwaartekracht versus standaard industriële centrifugatie (A – C).Representatieve afbeeldingen van neergeslagen TA-suspensies in spuiten van 1,0 ml na 3 minuten (A), 5 minuten (B) en 10 minuten (C) CentREUSE-gebruik.(D) Representatieve beelden van afgezet TA na 12 uur bezinking door de zwaartekracht.(EG) Representatieve beelden van neergeslagen TA na standaard commerciële centrifugatie bij 10 RCF (E), 20 RCF (F) en 50 RCF (G) gedurende 5 minuten.(H) Het sedimentvolume werd gekwantificeerd met behulp van CentREUSE (3, 5 en 10 min), door zwaartekracht gemedieerde sedimentatie (12 uur) en standaard industriële centrifugatie op 5 minuten (10, 20 en 50 RCF).De lijnen vertegenwoordigen het gemiddelde (rood) ± standaardafwijking (zwart).De stippen vertegenwoordigen onafhankelijke herhalingen (n = 9 voor elke voorwaarde).
CentREUSE produceerde na 5 minuten een gemiddeld volume van 0,31 ml ± 0,02, wat vergelijkbaar is met het gemiddelde van 0,32 ml ± 0,03 waargenomen in een standaard commerciële centrifuge bij 10 RCF gedurende 5 minuten (p = 0,20), en iets lager dan het gemiddelde volume verkregen met 20 RCF werd gedurende 5 minuten waargenomen bij 0,28 ml ± 0,03 (p = 0,03) (Fig. 3b, e, f, h).CentREUSE produceerde een gemiddeld volume van 0,20 ml ± 0,02 na 10 minuten, wat net zo compact was (p = 0,15) vergeleken met een gemiddeld volume van 0,19 ml ± 0,01 na 5 minuten waargenomen met een commerciële centrifuge bij 50 RCF (Fig. 3c, g, h)..
Hier beschrijven we het ontwerp, de assemblage en de experimentele verificatie van een ultragoedkope, draagbare, door mensen bediende, op papier gebaseerde centrifuge, gemaakt van conventioneel therapeutisch afval.Het ontwerp is grotendeels gebaseerd op de op papier gebaseerde centrifuge (ook wel ‘papierfuga’ genoemd) die in 2017 door de Prakash-groep werd geïntroduceerd voor diagnostische toepassingen.Gegeven dat centrifugeren historisch gezien het gebruik van dure, omvangrijke en elektrisch afhankelijke commerciële apparatuur vereiste, biedt de centrifuge van Prakash een elegante oplossing voor het probleem van onveilige toegang tot centrifugeren in omgevingen met beperkte middelen2,4.Sindsdien heeft paperfuge praktische bruikbaarheid getoond in verschillende diagnostische toepassingen met een laag volume, zoals op dichtheid gebaseerde bloedfractionering voor de detectie van malaria.Voor zover wij weten, zijn vergelijkbare ultragoedkope, op papier gebaseerde centrifuge-apparaten echter niet gebruikt voor therapeutische doeleinden, omstandigheden die doorgaans sedimentatie met een groter volume vereisen.
Met dit in gedachten is het doel van CentREUSE om het gebruik van papiercentrifugering bij therapeutische interventies uit te breiden.Dit werd bereikt door verschillende wijzigingen aan te brengen in het ontwerp van de Prakash-onthulling.Om de lengte van twee standaard spuiten van 1,0 ml te vergroten, bevat CentREUSE met name een grotere schijf (straal = 123,5 mm) dan de grootste geteste Prakash-papieren wringer (straal = 85 mm).Om het extra gewicht van een met vloeistof gevulde spuit van 1,0 ml te ondersteunen, gebruikt CentREUSE bovendien golfkarton in plaats van karton.Samen maken deze aanpassingen het centrifugeren van grotere volumes mogelijk dan die getest in de Prakash-papierreiniger (dwz twee spuiten van 1,0 ml met capillairen), terwijl ze nog steeds afhankelijk zijn van vergelijkbare componenten: filament en materiaal op papierbasis.Met name zijn er verschillende andere goedkope, door mensen aangedreven centrifuges beschreven voor diagnostische doeleinden4,5,6,7,8,9,10.Deze omvatten spinners, slakloppers, eierkloppers en handbranders voor roterende apparaten5, 6, 7, 8, 9. De meeste van deze apparaten zijn echter niet ontworpen voor volumes tot 1,0 ml en bestaan ​​uit materialen die vaak duurder zijn en ontoegankelijker dan die welke in papiercentrifuges worden gebruikt2,4,5,6,7,8,9,10..Afgedankt papiermateriaal wordt zelfs vaak overal aangetroffen;In de Verenigde Staten zijn papier en karton bijvoorbeeld goed voor meer dan 20% van het vast stedelijk afval, wat een overvloedige, goedkope of zelfs gratis bron vormt voor het bouwen van papiercentrifuges.bijvoorbeeld CentREUSE11.Bovendien vereist CentREUSE, vergeleken met verschillende andere gepubliceerde goedkope oplossingen, geen gespecialiseerde hardware (zoals hardware en software voor 3D-printen, hardware en software voor lasersnijden, enz.), waardoor de hardware intensiever wordt..Deze mensen bevinden zich in omgeving 4, 8, 9, 10.
Als bewijs van het praktische nut van onze papiercentrifuge voor therapeutische doeleinden demonstreren we de snelle en betrouwbare bezinking van triamcinolonsuspensie in aceton (TA) voor bolusinjectie in het glasvocht – een gevestigde goedkope interventie voor de langdurige behandeling van verschillende oogziekten1 ,3.De bezinkingsresultaten na 3 minuten met CentREUSE waren vergelijkbaar met de resultaten na 12 uur bezinking door zwaartekracht.Bovendien overschreden de CentREUSE-resultaten na 5 en 10 minuten centrifugeren de resultaten die zouden worden verkregen door zwaartekracht en waren ze vergelijkbaar met de resultaten die werden waargenomen na industriële centrifugering bij respectievelijk 10 en 50 RCF gedurende 5 minuten.Uit onze ervaring blijkt dat CentREUSE een scherper en gladder grensvlak tussen sediment en supernatant produceert dan andere geteste methoden;dit is wenselijk omdat het een nauwkeuriger beoordeling van de dosis van het toegediende medicijn mogelijk maakt, en het gemakkelijker is om het supernatant te verwijderen met minimaal verlies aan deeltjesvolume.
De keuze voor deze toepassing als proof of concept werd ingegeven door de voortdurende behoefte om de toegang tot langwerkende intravitreale steroïden in omgevingen met beperkte middelen te verbeteren.Intravitreale steroïden worden veel gebruikt voor de behandeling van een verscheidenheid aan oogaandoeningen, waaronder diabetisch maculair oedeem, leeftijdsgebonden maculaire degeneratie, retinale vasculaire occlusie, uveïtis, stralingsretinopathie en cystisch maculair oedeem3,12.Van de steroïden die beschikbaar zijn voor intravitreale toediening, blijft TA wereldwijd het meest gebruikt12.Hoewel er preparaten zonder TA-conserveermiddelen (PF-TA) beschikbaar zijn (bijv. Triesence [40 mg/ml, Alcon, Fort Worth, VS]), preparaten met benzylalcoholconserveermiddelen (bijv. Kenalog-40 [40 mg/ml, Bristol- Myers Squibb, New York, VS]) blijft het populairst3,12.Opgemerkt moet worden dat de laatste groep geneesmiddelen door de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) alleen is goedgekeurd voor intramusculair en intra-articulair gebruik, zodat intraoculaire toediening als niet-geregistreerd wordt beschouwd 3, 12 .Hoewel de injecteerbare dosis intravitreale TA varieert afhankelijk van de indicatie en techniek, is de meest gerapporteerde dosis 4,0 mg (dat wil zeggen een injectievolume van 0,1 ml uit een oplossing van 40 mg/ml), wat doorgaans een behandelingsduur oplevert van ongeveer 3 maanden. Effecten 1 , 12, 13, 14, 15.
Om de werking van intravitreale steroïden bij chronische, ernstige of terugkerende oogziekten te verlengen, zijn er verschillende langwerkende implanteerbare of injecteerbare steroïden geïntroduceerd, waaronder dexamethason 0,7 mg (Ozurdex, Allergan, Dublin, Ierland), Relax fluorideacetonide 0,59 mg (Retisert , Bausch en Lomb, Laval, Canada) en fluocinolonacetonide 0,19 mg (Iluvien, Alimera Sciences, Alpharetta, Georgia, VS)3,12.Deze apparaten hebben echter verschillende potentiële nadelen.In de Verenigde Staten is elk apparaat slechts voor een paar indicaties goedgekeurd, waardoor de verzekeringsdekking beperkt is.Bovendien vereisen sommige apparaten chirurgische implantatie en kunnen unieke complicaties veroorzaken, zoals migratie van het apparaat naar de voorste kamer3,12.Bovendien zijn deze apparaten doorgaans minder gemakkelijk verkrijgbaar en veel duurder dan TA3,12;tegen de huidige Amerikaanse prijzen kost Kenalog-40 ongeveer $ 20 per 1,0 ml suspensie, terwijl Ozurdex, Retisert en Iluvien explanteren.De toegangsprijs bedraagt ​​ongeveer $ 1400.respectievelijk $ 20.000 en $ 9.200.Samen beperken deze factoren de toegang tot deze apparaten voor mensen in omgevingen met beperkte middelen.
Er zijn pogingen ondernomen om het effect van intravitreale TA1,3,16,17 te verlengen vanwege de lagere kosten, genereuzere vergoedingen en grotere beschikbaarheid.Gezien de lage oplosbaarheid in water blijft TA in het oog achter als een depot, waardoor geleidelijke en relatief constante medicijndiffusie mogelijk is. Het effect zal naar verwachting dus langer aanhouden bij grotere depots1,3.Voor dit doel zijn verschillende methoden ontwikkeld om de TA-suspensie te concentreren vóór injectie in het glasvocht.Hoewel er methoden zijn beschreven die gebaseerd zijn op passieve (dwz zwaartekrachtafhankelijke) bezinking of microfiltratie, zijn deze methoden relatief tijdrovend en geven ze variabele resultaten15,16,17.Integendeel, eerdere onderzoeken hebben aangetoond dat TA snel en betrouwbaar kan worden geconcentreerd (en dus een langdurige werking heeft) door middel van centrifugatie-geassisteerde neerslag1,3.Concluderend kunnen worden gesteld dat het gemak, de lage kosten, de duur en de werkzaamheid van centrifugaal geconcentreerde TA deze interventie tot een aantrekkelijke optie maken voor patiënten in een omgeving met beperkte middelen.Het gebrek aan toegang tot betrouwbare centrifugatie kan echter een grote belemmering vormen voor de implementatie van deze interventie;Door dit probleem aan te pakken, kan CentREUSE de beschikbaarheid van langdurige steroïdetherapie voor patiënten in een omgeving met beperkte middelen helpen vergroten.
Er zijn enkele beperkingen in ons onderzoek, waaronder die met betrekking tot de functionaliteit die eigen is aan het CentREUSE-apparaat.Het apparaat is een niet-lineaire, niet-conservatieve oscillator die afhankelijk is van menselijke input en daarom tijdens gebruik geen nauwkeurige en constante rotatiesnelheid kan bieden;De rotatiesnelheid is afhankelijk van verschillende variabelen, zoals de invloed van de gebruiker op de mate van eigendom van het apparaat, specifieke materialen die worden gebruikt bij de assemblage van apparatuur en de kwaliteit van de verbindingen die worden gesponnen.Dit verschilt van commerciële apparatuur waarbij de rotatiesnelheid consistent en nauwkeurig kan worden toegepast.Bovendien kan de snelheid die door CentREUSE wordt bereikt als relatief bescheiden worden beschouwd in vergelijking met de snelheid die door andere centrifuge-apparaten wordt bereikt2.Gelukkig was de snelheid (en de bijbehorende middelpuntvliedende kracht) die door ons apparaat werd gegenereerd voldoende om het concept dat in ons onderzoek is beschreven (dat wil zeggen TA-afzetting) te testen.De rotatiesnelheid kan worden verhoogd door de massa van de centrale schijf 2 lichter te maken;dit kan worden bereikt door een lichter materiaal te gebruiken (zoals dunner karton) als het sterk genoeg is om twee met vloeistof gevulde injectiespuiten vast te houden.In ons geval is er bewust voor gekozen om standaard “A”-gleufkarton (4,8 mm dik) te gebruiken, omdat dit materiaal vaak in verzenddozen zit en daarom gemakkelijk te vinden is als recyclebaar materiaal.De rotatiesnelheid kan ook worden verhoogd door de straal van de centrale schijf 2 te verkleinen.De straal van ons platform is echter bewust relatief groot gemaakt om plaats te bieden aan een injectiespuit van 1,0 ml.Als de gebruiker geïnteresseerd is in het centrifugeren van kortere vaten, kan de straal worden verkleind - een verandering die voorspelbaar resulteert in hogere rotatiesnelheden (en mogelijk hogere centrifugaalkrachten).
Bovendien hebben we de impact van vermoeidheid van de machinist op de functionaliteit van de apparatuur niet zorgvuldig geëvalueerd.Interessant genoeg konden verschillende leden van onze groep het apparaat gedurende 15 minuten gebruiken zonder merkbare vermoeidheid.Een mogelijke oplossing voor de vermoeidheid van de operator wanneer langere centrifuges nodig zijn, is het roteren van twee of meer gebruikers (indien mogelijk).Daarnaast hebben we de duurzaamheid van het toestel niet kritisch beoordeeld, onder meer omdat de onderdelen van het toestel (zoals karton en snoer) bij slijtage of beschadiging eenvoudig en tegen weinig tot geen kosten vervangen konden worden.Interessant is dat we tijdens onze pilottest één apparaat in totaal meer dan 200 minuten hebben gebruikt.Na deze periode is het enige waarneembare, maar kleine teken van slijtage de perforatie langs de draden.
Een andere beperking van ons onderzoek is dat we niet specifiek de massa of dichtheid van afgezet TA hebben gemeten, haalbaar met het CentREUSE-apparaat en andere methoden;in plaats daarvan was onze experimentele verificatie van dit apparaat gebaseerd op de meting van de sedimentdichtheid (in ml).indirecte maat voor de dichtheid.Bovendien hebben we CentREUSE Concentrated TA niet op patiënten getest. Omdat ons apparaat echter TA-pellets produceerde die vergelijkbaar waren met die geproduceerd met behulp van een commerciële centrifuge, gingen we ervan uit dat CentREUSE Concentrated TA net zo effectief en veilig zou zijn als eerder gebruikt.in de literatuur.gerapporteerd voor conventionele centrifuge-apparaten1,3.Aanvullende onderzoeken die de daadwerkelijke hoeveelheid TA kwantificeren die wordt toegediend na de CentREUSE-verrijking kunnen helpen om de daadwerkelijke bruikbaarheid van ons apparaat in deze toepassing verder te evalueren.
Voor zover wij weten is CentREUSE, een apparaat dat gemakkelijk kan worden geconstrueerd uit direct beschikbaar afval, de eerste door mensen aangedreven, draagbare, ultragoedkope papiercentrifuge die in een therapeutische omgeving wordt gebruikt.Naast dat CentREUSE relatief grote volumes kan centrifugeren, vereist het niet het gebruik van gespecialiseerde materialen en constructiegereedschappen in vergelijking met andere gepubliceerde goedkope centrifuges.De aangetoonde werkzaamheid van CentREUSE bij snelle en betrouwbare TA-precipitatie kan de beschikbaarheid van intravitreale steroïden op de lange termijn helpen verbeteren bij mensen in omgevingen met beperkte middelen, wat kan helpen bij de behandeling van een verscheidenheid aan oogaandoeningen.Bovendien strekken de voordelen van onze draagbare, door mensen aangedreven centrifuges zich voorspelbaar uit tot locaties die rijk zijn aan hulpbronnen, zoals grote tertiaire en quaternaire gezondheidscentra in ontwikkelde landen.Onder deze omstandigheden kan de beschikbaarheid van centrifugeerapparatuur beperkt blijven tot klinische en onderzoekslaboratoria, met het risico dat spuiten worden besmet met menselijke lichaamsvloeistoffen, dierlijke producten en andere gevaarlijke stoffen.Bovendien bevinden deze laboratoria zich vaak ver van het zorgpunt voor patiënten.Dit kan op zijn beurt een logistieke hindernis zijn voor zorgverleners die snelle toegang tot centrifugering nodig hebben;de inzet van CentREUSE kan dienen als een praktische manier om therapeutische interventies op korte termijn voor te bereiden zonder de patiëntenzorg ernstig te verstoren.
Om het voor iedereen gemakkelijker te maken zich voor te bereiden op therapeutische interventies waarvoor centrifugatie nodig is, zijn in deze open source-publicatie onder de sectie Aanvullende informatie een sjabloon en instructies voor het maken van CentREUSE opgenomen.We moedigen lezers aan om CentREUSE indien nodig opnieuw te ontwerpen.
Gegevens die de resultaten van dit onderzoek ondersteunen, zijn op redelijk verzoek verkrijgbaar bij de betreffende SM-auteur.
Ober, MD en Valizhan, S. Werkingsduur van triamcinolonaceton in het glasvocht bij centrifugatieconcentratie.Netvlies 33, 867-872 (2013).
Bhamla, MS en anderen.Handmatige ultragoedkope centrifuge voor papier.Nationale Biomedische Wetenschappen.project.1, 0009. https://doi.org/10.1038/s41551-016-0009 (2017).
Malinovsky SM en Wasserman JA Centrifugale concentratie van een intravitreale suspensie van triamcinolonacetonide: een goedkoop, eenvoudig en haalbaar alternatief voor langdurige toediening van steroïden.J. Vitrain.diss.5. 15–31 (2021).
Huck, ik wacht wel.Voordelige open source centrifuge-adapter voor het scheiden van grote klinische bloedmonsters.PLOS Eén.17.e0266769.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0266769 (2022).
Wong AP, Gupta M., Shevkoplyas SS en Whitesides GM De garde is als een centrifuge: menselijk plasma wordt gescheiden van volbloed in omgevingen met beperkte middelen.laboratorium.chip.8, 2032-2037 (2008).
Brown, J. et al.Handmatige, draagbare, goedkope centrifuge voor de diagnose van bloedarmoede in omgevingen met beperkte middelen.Ja.J. Trope.geneesmiddel.vocht.85, 327-332 (2011).
Liu, K.-H.wachten.Plasma werd gescheiden met behulp van een spinner.anus.Chemisch.91, 1247–1253 (2019).
Michael, I. et al.Spinner voor onmiddellijke diagnose van urineweginfecties.Nationale Biomedische Wetenschappen.project.4, 591–600 (2020).
Lee, E., Larson, A., Kotari, A., en Prakash, M. Handyfuge-LAMP: Goedkope elektrolytvrije centrifugatie voor isotherme detectie van SARS-CoV-2 in speeksel.https://doi.org/10.1101/2020.06.30.20143255 (2020).
Lee, S., Jeong, M., Lee, S., Lee, SH, en Choi, J. Mag-spinner: de volgende generatie handige, betaalbare, eenvoudige en draagbare (FAST) magnetische scheidingssystemen.Nano-vooruitgang 4, 792–800 (2022).
Amerikaanse Environmental Protection Agency.Advancing Sustainable Materials Management: een factsheet uit 2018 waarin trends in de productie en het beheer van materialen in de Verenigde Staten worden beoordeeld.(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. en Lanzetta, P. Steroïden voor de intravitreale behandeling van retinale ziekten.de wetenschap.Tijdschrift Mir 2014, 1–14 (2014).
Bier, afternoon tea, enz. Intraoculaire concentraties en farmacokinetiek van triamcinolonacetonide na een enkele intravitreale injectie.Oogheelkunde 110, 681-686 (2003).
Audren, F. et al.Farmacokinetisch-farmacodynamisch model van het effect van triamcinolonacetonide op de centrale maculaire dikte bij patiënten met diabetisch macula-oedeem.investeren.oogheelkunde.zichtbaar.de wetenschap.45, 3435-3441 (2004).
Ober, MD et al.De werkelijke dosis triamcinolonaceton werd gemeten via de gebruikelijke methode van intravitreale injectie.Ja.J. Ophthalmol.142, 597-600 (2006).
Chin, HS, Kim, TH, Moon, YS en Oh, JH Geconcentreerde triamcinolonacetonidemethode voor intravitreale injectie.Netvlies 25, 1107-1108 (2005).
Tsong, JW, Persaud, TO & Mansour, SE Kwantitatieve analyse van gedeponeerd triamcinolon voor injectie.Netvlies 27, 1255-1259 (2007).
SM wordt gedeeltelijk ondersteund door een gift aan de Mukai Foundation, Massachusetts Eye and Ear Hospital, Boston, Massachusetts, VS.
Afdeling Oogheelkunde, Harvard Medical School, Massachusetts Eye and Ear, 243 Charles St, Boston, Massachusetts, 02114, VS