An Integrated Array of Microfluidic Oxygenators as a Neonatal Lung Assist Device: In Vitro Characterization and In Vivo Demonstration
Notice bibliographique
Résumé
A miniaturized oxygenator device that is perfused like an artificial placenta via the umbilical vessels may have significant potential to save the lives of newborns with respiratory insufficiency. Recently we presented the concept of an integrated modular lung assist device (LAD) that consists of stacked microfluidic single oxygenator units (SOUs) and demonstrated the technical details and operation of SOU prototypes. In this article, we present a LAD prototype that is designed to accommodate the different needs of term and preterm infants by permitting changing of the number of parallel-stacked microfluidic SOUs according to the actual body weight. The SOUs are made of polydimethylsiloxane, arranged in parallel, and connected though 3D-printed polymeric interconnects to form the LAD. The flow characteristics and the gas exchange properties were tested in vitro using human blood. We found that the pressure drop of the LAD increased linearly with flow rate. Gas exchange rates of 2.4-3.8 μL/min/cm(2) (0.3-0.5 mL/kg/min) and 6.4-10.1 μL/min/cm(2) (0.8-1.3 mL/kg/min) for O2 and CO2 , respectively, were achieved. We also investigated protein adsorption to provide preliminary information on the need for application of anticoagulant coating of LAD materials. Albumin adsorption, as measured by gold staining, showed that surface uptake was evenly distributed and occurred at the monolayer level (>0.2 μg/cm(2) ). Finally, we also tested the LAD under in vivo conditions using a newborn piglet model (body weight 1.65-2.0 kg). First, the effect of an arteriovenous bypass via a carotid artery-to-jugular vein shortcut on heart rate and blood pressure was investigated. Heart rate and mean arterial blood pressure remained stable for extracorporeal flow rates of up to 61 mL/kg/min (101 mL/min). Next, the LAD was connected to umbilical vessels (maximum flow rate of 24 mL/min [10.4 mL/kg/min]), and O2 gas exchange was measured under hypoxic conditions (Fi O2 = 0.15) and was found to be 3.0 μL/min/cm(2) . These results are encouraging and support the feasibility of an artificial placental design for an LAD.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».