A tecnologia de irrigação de tecido separado teve suas origens no início do século XX e, após mais de um século de desenvolvimento, evoluiu de uma simples irrigação de um único órgão para sistemas de irrigação combinados de vários órgãos complexos. Atualmente, o sistema é amplamente utilizado na pesquisa de vários órgãos, como fígado, coração e rins, fornecendo ferramentas importantes para o desenvolvimento de novos medicamentos, a pesquisa de mecanismos de doenças e a otimização de opções de tratamento clínico.

I. Princípio de design

O objetivo principal do projeto do sistema de irrigação de tecidos separados é simular o ambiente dentro do corpo, tanto quanto possível, para manter a função fisiológica normal do tecido. O sistema é composto principalmente por um dispositivo de circulação de fluido de irrigação, um dispositivo de oxigenação, um sistema de controle de temperatura e um dispositivo de monitoramento. Os dispositivos de circulação de fluido de irrigação geralmente incluem garrafas de armazenamento, bombas periféricas, sistemas de tubulação e dispositivos de coleta para garantir que o fluido de irrigação flua constantemente e de forma estável através dos tecidos.

A seleção e a preparação do fluido de irrigação são aspectos fundamentais do projeto do sistema. Os fluidos de irrigação mais comuns incluem tampões de Krebs-Henseleit, líquidos de Tyrode, etc., cuja composição precisa ser ajustada de acordo com o tipo de tecido específico. O fluido ideal de irrigação deve conter eletrólitos adequados, nutrientes e oxigênio, com um pH de 7,35-7,45 e uma pressão de penetração de aproximadamente 290-310mOsm / L. Além disso, é necessário adicionar substâncias energéticas necessárias, como a glicose e os ácidos graxos.

O controle da temperatura e do pH é essencial para manter a atividade do tecido. Os sistemas geralmente mantêm uma temperatura constante de 37°C por meio de um ciclo de banho de água ou aquecimento elétrico, e o pH é controlado ajustando a concentração de hidrocarbonato no fluido de irrigação ou entrando em uma mistura de gás CO2/O2 em proporção apropriada. O sistema avançado também está equipado com dispositivos de monitoramento em tempo real para registrar continuamente a temperatura, pH、 Parâmetros como pressão parcial de oxigênio.

Indicadores e métodos de avaliação do desempenho do sistema

A estabilidade da velocidade de fluxo é o principal indicador para avaliar o desempenho do sistema. O sistema de regagem ideal deve fornecer um fluxo de regagem estável e pulsante, com variações de velocidade de fluxo que não excedam ± 5% do valor definido. Os métodos de avaliação incluem medição direta do volume do líquido de irrigação em unidades de tempo ou monitoramento contínuo através de sensores de fluxo.

A capacidade de manutenção da atividade organizacional é um indicador central do desempenho do sistema. Pode-se avaliar através da medição de indicadores bioquímicos como o teor de ATP no tecido, a liberação de desidratase láctica e o consumo de oxigênio. Inspeções morfológicas, como observações ópticas e eletroscópicas, também podem refletir intuitivamente a integridade da estrutura organizacional. Além disso, os indicadores de função específicos do tecido, como a capacidade de síntese de uréia do fígado e a força de contração do coração, refletem mais diretamente o desempenho do sistema.

A eficiência da troca de metabólitos reflete a capacidade do sistema de simular o ambiente no corpo. Pode-se calcular o consumo de nutrientes e a produção de metabólicos na entrada e saída do fluido de irrigação. Por exemplo, a ingestão de glicose, a produção de ácido láctico e a secreção de úrea são indicadores comuns de avaliação. Os sistemas avançados também integram técnicas analíticas como espectroscopia de massa ou cromatografia líquida de alta eficiência para permitir o monitoramento em tempo real de vários metabólitos.

Aplicações e tendências

Atualmente, o sistema é amplamente utilizado em várias áreas de pesquisa. No desenvolvimento de drogas, o sistema pode ser usado para avaliar o metabolismo, a toxicidade e a distribuição específica de tecidos de drogas; No estudo da doença, a resposta tecidual em condições patológicas pode ser simulada; Na medicina do transplante, pode ser usado para avaliar a qualidade da conservação de órgãos. Os sistemas de irrigação hepática também são usados ​​em tratamentos clínicos de transição para insuficiência hepática aguda.

As tendências futuras se refletem principalmente em três áreas: uma é a miniaturização e a automação, para alcançar um controle ambiental mais preciso através da tecnologia de microfluidos e sistemas de controle inteligentes; Integração de múltiplos órgãos para criar modelos de interação entre órgãos mais próximos do ambiente corporal; Terceiro, a combinação com a tecnologia de imagem e a tecnologia de omica para realizar a coleta e análise de dados multidimensionais. Estes desenvolvimentos ampliarão significativamente o escopo de aplicação e o valor científico dos sistemas de irrigação de tecidos separados.