Tak fordi du besøgte Nature.com.Du bruger en browserversion med begrænset CSS-understøttelse.For den bedste oplevelse anbefaler vi, at du bruger en opdateret browser (eller deaktiverer kompatibilitetstilstand i Internet Explorer).For at sikre løbende support viser vi desuden siden uden styles og JavaScript.
Sliders, der viser tre artikler pr. slide.Brug tilbage- og næste-knapperne til at flytte gennem diasene, eller dias-controllerknapperne i slutningen til at flytte gennem hvert dias.
Pålidelig medicinsk centrifugering har historisk set krævet brugen af ​​dyrt, omfangsrigt og elektrisk afhængigt kommercielt udstyr, som ofte ikke er tilgængeligt i ressourcebegrænsede omgivelser.Selvom flere bærbare, billige, ikke-motoriserede centrifuger er blevet beskrevet, er disse løsninger primært beregnet til diagnostiske applikationer, der kræver relativt små mængder sedimentation.Derudover kræver designet af disse enheder ofte brug af specielle materialer og værktøjer, der normalt ikke er tilgængelige i underbetjente områder.Her beskriver vi design, samling og eksperimentel validering af CentREUSE, en ultra-lavpris, menneskedrevet, bærbar affaldsbaseret centrifuge til terapeutiske anvendelser.CentREUSE udviser en gennemsnitlig centrifugalkraft på 10,5 relativ centrifugalkraft (RCF) ± 1,3.Udfældning af 1,0 ml glasagtig suspension af triamcinolon efter 3 minutters centrifugering i CentREUSE var sammenlignelig med den efter 12 timers gravitationsmedieret sedimentation (0,41 ml ± 0,04 vs. 0,38 ml ± 0,03, p = 0,14).Sedimentfortykkelse efter CentREUSE-centrifugering i 5 og 10 minutter sammenlignet med den, der blev observeret efter centrifugering ved 10 RCF (0,31 ml ± 0,02 vs. 0,32 ml ± 0,03, p = 0,20) og 50 RCF (0,20 ml) i 5 minutter ved brug af kommercielt udstyr. 0,02 vs. 0,19 ml ± 0,01, p = 0,15).Skabelonerne og byggevejledningerne til CentREUSE er inkluderet i dette open source-indlæg.
Centrifugering er et vigtigt skridt i mange diagnostiske tests og terapeutiske interventioner1,2,3,4.Men at opnå tilstrækkelig centrifugering har historisk set krævet brug af dyrt, omfangsrigt og elektrisk afhængigt kommercielt udstyr, som ofte ikke er tilgængeligt i ressourcebegrænsede indstillinger2,4.I 2017 introducerede Prakashs gruppe en lille papirbaseret manuel centrifuge (kaldet en "papirpuffer") lavet af præfabrikerede materialer til en pris af $0,20 ($)2.Siden da er papirfuge blevet indsat i ressourcebegrænsede indstillinger til diagnostiske applikationer med lavt volumen (f.eks. tæthedsbaseret adskillelse af blodkomponenter i kapillærrør for at påvise malariaparasitter), hvilket viser et superbilligt bærbart, menneskedrevet instrument.centrifuge 2.Siden da er flere andre kompakte, billige, ikke-motoriserede centrifugeringsanordninger blevet beskrevet4,5,6,7,8,9,10.Imidlertid er de fleste af disse løsninger, ligesom papirdampe, beregnet til diagnostiske formål, der kræver relativt små sedimentationsvolumener og kan derfor ikke bruges til at centrifugere store prøver.Derudover kræver monteringen af ​​disse løsninger ofte brug af specielle materialer og værktøjer, som ofte ikke er tilgængelige i underbetjente områder4,5,6,7,8,9,10.
Her beskriver vi design, samling og eksperimentel validering af en centrifuge (kaldet CentREUSE) konstrueret af konventionelt papirfugaaffald til terapeutiske anvendelser, der typisk kræver høje sedimentationsvolumener.Case 1, 3 Som et bevis på konceptet testede vi enheden med en ægte oftalmisk intervention: udfældning af en suspension af triamcinolon i acetone (TA) til efterfølgende injektion af et boluslægemiddel i øjets glaslegeme.Selvom centrifugering for TA-koncentration er en anerkendt billig intervention til langtidsbehandling af forskellige øjensygdomme, er behovet for kommercielt tilgængelige centrifuger under lægemiddelformulering en væsentlig barriere for brugen af ​​denne terapi i ressourcebegrænsede omgivelser1,2, 3.sammenlignet med resultater opnået med konventionelle kommercielle centrifuger.Skabeloner og instruktioner til at bygge CentREUSE er inkluderet i dette open source-opslag i afsnittet "Flere oplysninger".
CentREUSE kan bygges næsten udelukkende af skrot.Begge kopier af den halvcirkulære skabelon (Supplerende figur S1) blev trykt på standard US carbon brevpapir (215,9 mm × 279,4 mm).De vedhæftede to halvcirkulære skabeloner definerer tre centrale designfunktioner ved CentREUSE-enheden, herunder (1) den ydre kant af den 247 mm roterende skive, (2) er designet til at rumme en 1,0 ml sprøjte (med hætte og amputeret stempel).riller i skaftet) og (3) to mærker, der angiver, hvor der skal slås huller, så rebet kan passere gennem skiven.
Klæb (f.eks. med universalklæber eller tape) skabelonen til bølgepappen (minimumstørrelse: 247 mm × 247 mm) (Supplerende figur S2a).Standard "A" bølgepap (4,8 mm tyk) blev brugt i denne undersøgelse, men bølgepap af lignende tykkelse kunne bruges, såsom bølgepap fra kasserede forsendelseskasser.Brug et skarpt værktøj (såsom et blad eller en saks), og klip pappet langs kanten af ​​den ydre skive, som er skitseret på skabelonen (Supplerende figur S2b).Brug derefter et smalt, skarpt værktøj (såsom spidsen af ​​en kuglepen), og lav to perforeringer i fuld tykkelse med en radius på 8,5 mm i henhold til mærkerne på skabelonen (Supplerende figur S2c).To åbninger til 1,0 ml sprøjter skæres derefter fra skabelonen og det underliggende overfladelag af pap ved hjælp af et spidst værktøj, såsom et barberblad;man skal passe på ikke at beskadige det underliggende korrugerede lag eller det resterende overfladelag (Supplerende figur S2d, e) .Træk derefter et stykke snor (f.eks. 3 mm bomuldssnor eller en hvilken som helst tråd af lignende tykkelse og elasticitet) gennem de to huller og bind en løkke omkring hver side af en skive, der er ca. 30 cm lang (Supplerende Fig. S2f).
Fyld to 1,0 ml sprøjter med omtrent lige store volumener (f.eks. 1,0 ml TA-suspension) og låg på.Sprøjtens stempelstang blev derefter skåret af i niveau med cylinderflangen (Supplerende figur S2g, h).Cylinderflangen er derefter dækket med et lag tape for at forhindre udstødning af det afkortede stempel under brug af udstyret.Hver 1,0 ml sprøjte blev derefter anbragt i sprøjtebrønden med hætten vendt mod midten af ​​skiven (Supplerende figur S2i).Hver sprøjte blev derefter fastgjort til i det mindste skiven med klæbende tape (Supplerende figur S2j).Afslut endelig samlingen af ​​centrifugen ved at placere to penne (såsom blyanter eller lignende robuste pindeformede værktøjer) i hver ende af strengen inde i løkken (Figur 1).
Instruktionerne til brug af CentREUSE ligner dem for traditionelt spindelegetøj.Rotationen startes ved at holde et håndtag i hver hånd.En lille slæk i strengene får skiven til at vippe frem eller tilbage, hvilket får skiven til at rotere henholdsvis frem eller tilbage.Dette gøres flere gange på en langsom, kontrolleret måde, så strengene krøller sig sammen.Stop derefter bevægelsen.Når strengene begynder at afvikles, trækkes håndtaget hårdt, indtil strengene er stramme, hvilket får skiven til at snurre.Så snart snoren er viklet helt ud og begynder at spole tilbage, skal håndtaget langsomt slappes af.Når rebet begynder at afvikles igen, skal du anvende den samme serie af bevægelser for at holde enheden i gang (video S1).
Til applikationer, der krævede sedimentering af en suspension ved centrifugering, blev indretningen roteret kontinuerligt, indtil tilfredsstillende granulering blev opnået (Supplerende figur S3a,b).Komplekse partikler vil dannes ved stempelenden af ​​sprøjtecylinderen, og supernatanten vil koncentrere sig mod sprøjtens spids.Supernatanten blev derefter drænet ved at fjerne tapen, der dækkede cylinderflangen og indføre et andet stempel for langsomt at skubbe det native stempel mod sprøjtespidsen og stoppe, når det nåede det sammensatte sediment (Supplerende figur S3c,d).
For at bestemme rotationshastigheden blev CentREUSE-enheden, udstyret med to 1,0 ml sprøjter fyldt med vand, optaget med et højhastighedsvideokamera (240 billeder pr. sekund) i 1 minut efter at have nået en stabil oscillationstilstand.Markører nær kanten af ​​den roterende skive blev sporet manuelt ved anvendelse af billed-for-ramme-analyse af optagelserne for at bestemme antallet af omdrejninger pr. minut (rpm) (figur 2a-d).Gentag n = 10 forsøg.Den relative centrifugalkraft (RCF) ved midten af ​​sprøjtecylinderen beregnes derefter ved hjælp af følgende formel:
Rotationshastighed kvantificering med CentREUSE.(A–D) Sekventielle repræsentative billeder, der viser tiden (minutter: sekunder. millisekunder) for at fuldføre enhedens rotation.Pile angiver spormarkører.(E) RPM kvantificering ved hjælp af CentREUSE.Linjerne repræsenterer middelværdien (rød) ± standardafvigelsen (sort).Resultaterne repræsenterer individuelle 1-minutters forsøg (n = 10).
En 1,0 ml sprøjte indeholdende TA-suspension til injektion (40 mg/ml, Amneal Pharmaceuticals, Bridgewater, NJ, USA) blev centrifugeret i 3, 5 og 10 minutter under anvendelse af CentREUSE.Sedimentation ved anvendelse af denne teknik blev sammenlignet med den opnået efter centrifugering ved 10, 20 og 50 RCF ved anvendelse af en A-4-62 rotor i 5 minutter på en Eppendorf 5810R bordcentrifuge (Hamburg, Tyskland).Mængden af ​​nedbør blev også sammenlignet med mængden af ​​nedbør opnået ved anvendelse af tyngdekraftsafhængig nedbør på forskellige tidspunkter fra 0 til 720 minutter.I alt n = 9 uafhængige gentagelser blev udført for hver procedure.
Alle statistiske analyser blev udført ved hjælp af Prism 9.0-software (GraphPad, San Diego, USA).Værdier præsenteres som middel ± standardafvigelse (SD), medmindre andet er angivet.Gruppemiddelværdier blev sammenlignet ved hjælp af en tosidet Welch-korrigeret t-test.Alfa er defineret som 0,05.For tyngdekraftsafhængig nedsynkning blev en enkeltfaset eksponentiel henfaldsmodel tilpasset ved brug af mindste kvadraters regression, idet gentagne y-værdier for en given x-værdi blev behandlet som et enkelt punkt.
hvor x er tiden i minutter.y – sedimentvolumen.y0 er værdien af ​​y, når x er nul.Plateauet er y-værdien i uendelige minutter.K er hastighedskonstanten, udtrykt som den reciproke af minutter.
CentREUSE-enheden demonstrerede pålidelige, kontrollerede ikke-lineære oscillationer ved hjælp af to standard 1,0 ml sprøjter fyldt med 1,0 ml vand hver (video S1).I n = 10 forsøg (1 minut hver) havde CentREUSE en gennemsnitlig rotationshastighed på 359,4 rpm ± 21,63 (område = 337-398), hvilket resulterede i en beregnet gennemsnitlig centrifugalkraft på 10,5 RCF ± 1, 3 (område = 9,2-12,8) ).(Figur 2a-e).
Adskillige metoder til pelletering af TA-suspensioner i 1,0 ml sprøjter blev evalueret og sammenlignet med CentREUSE-centrifugering.Efter 12 timers gravitationsafhængig bundfældning nåede sedimentvolumenet 0,38 ml ± 0,03 (Supplerende Fig. S4a,b).Tyngdekraftsafhængig TA-aflejring er i overensstemmelse med en enkeltfaset eksponentiel henfaldsmodel (korrigeret med R2 = 0,8582), hvilket resulterer i et estimeret plateau på 0,3804 ml (95 % konfidensinterval: 0,3578 til 0,4025) (Supplerende figur S4c).CentREUSE producerede et gennemsnitligt sedimentvolumen på 0,41 ml ± 0,04 efter 3 minutter, hvilket svarede til middelværdien på 0,38 ml ± 0,03 observeret for gravitationsafhængig sedimentation efter 12 timer (p = 0,14) (fig. 3a, d, h) .CentREUSE gav et signifikant mere kompakt volumen på 0,31 ml ± 0,02 efter 5 minutter sammenlignet med gennemsnittet på 0,38 ml ± 0,03 observeret for gravitationsbaseret sedimentation efter 12 timer (p = 0,0001) (fig. 3b, d, h).
Sammenligning af TA-pelletdensitet opnået ved CentREUSE-centrifugering med gravitationsudfældning versus standard industriel centrifugering (A–C).Repræsentative billeder af præcipiterede TA-suspensioner i 1,0 ml sprøjter efter 3 min (A), 5 min (B) og 10 min (C) af CentREUSE-brug.(D) Repræsentative billeder af deponeret TA efter 12 timers tyngdekraftsafregning.(EG) Repræsentative billeder af udfældet TA efter standard kommerciel centrifugering ved 10 RCF (E), 20 RCF (F) og 50 RCF (G) i 5 min.(H) Sedimentvolumen blev kvantificeret ved hjælp af CentREUSE (3, 5 og 10 min), gravitationsmedieret sedimentation (12 timer) og standard industriel centrifugering ved 5 minutter (10, 20 og 50 RCF).Linjerne repræsenterer middelværdien (rød) ± standardafvigelsen (sort).Prikkerne repræsenterer uafhængige gentagelser (n = 9 for hver betingelse).
CentREUSE producerede et middelvolumen på 0,31 ml ± 0,02 efter 5 minutter, hvilket svarer til gennemsnittet på 0,32 ml ± 0,03 observeret i en standard kommerciel centrifuge ved 10 RCF i 5 minutter (p = 0,20), og lidt lavere end middelvolumenet opnået med 20 RCF blev observeret ved 0,28 ml ± 0,03 i 5 minutter (p = 0,03) (fig. 3b, e, f, h).CentREUSE producerede et middelvolumen på 0,20 ml ± 0,02 efter 10 minutter, hvilket var lige så kompakt (p = 0,15) sammenlignet med et middelvolumen på 0,19 ml ± 0,01 efter 5 minutter observeret med en kommerciel centrifuge ved 50 RCF (fig. 3c, g, h)..
Her beskriver vi design, samling og eksperimentel verifikation af en ultra-lavpris, bærbar, menneskedrevet, papirbaseret centrifuge fremstillet af konventionelt terapeutisk affald.Designet er i vid udstrækning baseret på den papirbaserede centrifuge (benævnt "papirfuge") introduceret af Prakash's gruppe i 2017 til diagnostiske applikationer.I betragtning af at centrifugering historisk har krævet brug af dyrt, omfangsrigt og elektrisk afhængigt kommercielt udstyr, giver Prakashs centrifuge en elegant løsning på problemet med usikker adgang til centrifugering i ressourcebegrænsede indstillinger2,4.Siden da har paperfuge vist praktisk anvendelighed i adskillige lavvolumen diagnostiske applikationer, såsom tæthedsbaseret blodfraktionering til malariadetektion.Men efter vores bedste overbevisning er lignende ultrabillige papirbaserede centrifuger ikke blevet brugt til terapeutiske formål, tilstande der typisk kræver større volumen sedimentering.
Med dette in mente er det CentREUSEs mål at udvide brugen af ​​papircentrifugering i terapeutiske interventioner.Dette blev opnået ved at lave adskillige ændringer til designet af Prakash-afsløringen.For at øge længden af ​​to standard 1,0 ml sprøjter indeholder CentREUSE især en større skive (radius = 123,5 mm) end den største Prakash papirvrider testet (radius = 85 mm).Derudover, for at understøtte den ekstra vægt af en 1,0 ml sprøjte fyldt med væske, bruger CentREUSE bølgepap i stedet for pap.Tilsammen tillader disse modifikationer centrifugering af større volumener end dem, der er testet i Prakash papirrenseren (dvs. to 1,0 ml sprøjter med kapillærer), mens de stadig er afhængige af lignende komponenter: filament og papirbaseret materiale.Navnlig er flere andre billige menneskedrevne centrifuger blevet beskrevet til diagnostiske formål4,5,6,7,8,9,10.Disse omfatter spinnere, salatpiskere, æggepiskere og håndbrændere til roterende enheder5, 6, 7, 8, 9. De fleste af disse enheder er dog ikke designet til at håndtere volumener op til 1,0 ml og består af materialer, der ofte er dyrere og utilgængelige end dem, der anvendes i papircentrifuger2,4,5,6,7,8,9,10..Faktisk findes kasserede papirmaterialer ofte overalt;for eksempel i USA tegner papir og pap sig for over 20 % af kommunalt fast affald, hvilket er en rigelig, billig eller endda gratis kilde til at bygge papircentrifuger.fx CentREUSE11.Sammenlignet med adskillige andre publicerede lavprisløsninger kræver CentREUSE heller ikke specialiseret hardware (såsom 3D-printhardware og -software, laserskæringshardware og -software osv.) for at skabe, hvilket gør hardwaren mere ressourcekrævende..Disse mennesker er i miljøet 4, 8, 9, 10.
Som bevis på den praktiske anvendelighed af vores papircentrifuge til terapeutiske formål demonstrerer vi den hurtige og pålidelige bundfældning af triamcinolonsuspension i acetone (TA) til glaslegeme-bolusinjektion - en etableret billig intervention til langtidsbehandling af forskellige øjensygdomme1 ,3.Udfældningsresultater efter 3 minutter med CentREUSE var sammenlignelige med resultater efter 12 timers tyngdekraftsmedieret bundfældning.Derudover oversteg CentREUSE-resultaterne efter centrifugering i 5 og 10 minutter resultater, der ville blive opnået ved tyngdekraften og svarede til dem, der blev observeret efter industriel centrifugering ved henholdsvis 10 og 50 RCF i 5 minutter.Det er især vores erfaring, at CentREUSE producerer en skarpere og glattere sediment-supernatant-grænseflade end andre testede metoder;dette er ønskeligt, da det giver mulighed for en mere nøjagtig vurdering af dosis af det indgivne lægemiddel, og det er lettere at fjerne supernatanten med minimalt tab af partikelvolumen.
Valget af denne applikation som proof of concept var drevet af det igangværende behov for at forbedre adgangen til langtidsvirkende intravitreale steroider i ressourcebegrænsede omgivelser.Intravitreale steroider bruges i vid udstrækning til behandling af en række øjensygdomme, herunder diabetisk makulaødem, aldersrelateret macula degeneration, retinal vaskulær okklusion, uveitis, strålingsretinopati og cystisk makulaødem3,12.Af de steroider, der er tilgængelige til intravitreal administration, er TA fortsat den mest almindeligt anvendte på verdensplan12.Selvom præparater uden TA-konserveringsmidler (PF-TA) er tilgængelige (f.eks. Triesence [40 mg/ml, Alcon, Fort Worth, USA]), er præparater med benzylalkoholkonserveringsmidler (f.eks. Kenalog-40 [40 mg/ml, Bristol-) Myers Squibb, New York, USA]) er fortsat den mest populære3,12.Det skal bemærkes, at sidstnævnte gruppe lægemidler er godkendt af US Food and Drug Administration (FDA) kun til intramuskulær og intraartikulær brug, så intraokulær administration betragtes som uregistreret 3, 12 .Selvom den injicerbare dosis af intravitreal TA varierer alt efter indikation og teknik, er den mest almindeligt rapporterede dosis 4,0 mg (dvs. injektionsvolumen på 0,1 ml fra en 40 mg/ml opløsning), hvilket normalt giver en behandlingsvarighed på ca. 3 måneder. Effekter 1 , 12, 13, 14, 15.
For at forlænge virkningen af ​​intravitreale steroider ved kroniske, alvorlige eller tilbagevendende øjensygdomme, er flere langtidsvirkende implanterbare eller injicerbare steroidanordninger blevet introduceret, herunder dexamethason 0,7 mg (Ozurdex, Allergan, Dublin, Irland), Relax fluoride acetonid 0,59 mg (Retisert , Bausch og Lomb, Laval, Canada) og fluocinolonacetonid 0,19 mg (Iluvien, Alimera Sciences, Alpharetta, Georgia, USA)3,12.Imidlertid har disse enheder flere potentielle ulemper.I USA er hver enhed kun godkendt til nogle få indikationer, hvilket begrænser forsikringsdækningen.Derudover kræver nogle enheder kirurgisk implantation og kan forårsage unikke komplikationer, såsom migration af enheden ind i det forreste kammer3,12.Derudover har disse enheder en tendens til at være mindre tilgængelige og meget dyrere end TA3,12;til nuværende amerikanske priser koster Kenalog-40 omkring $20 pr. 1,0 ml suspension, mens Ozurdex, Retisert og Iluvien eksplanterer.Entréen er omkring $1400.$20.000 og $9.200.Tilsammen begrænser disse faktorer adgangen til disse enheder for personer i ressourcebegrænsede indstillinger.
Der er blevet gjort forsøg på at forlænge virkningen af ​​intravitreal TA1,3,16,17 på grund af dets lavere omkostninger, mere generøs refusion og større tilgængelighed.På grund af dets lave vandopløselighed forbliver TA i øjet som et depot, hvilket tillader gradvis og relativt konstant lægemiddeldiffusion, så effekten forventes at vare længere med større depoter1,3.Til dette formål er der udviklet adskillige metoder til at koncentrere TA-suspensionen før injektion i glaslegemet.Selvom metoder baseret på passiv (dvs. gravitationsafhængig) bundfældning eller mikrofiltrering er blevet beskrevet, er disse metoder relativt tidskrævende og giver variable resultater15,16,17.Tværtimod har tidligere undersøgelser vist, at TA hurtigt og pålideligt kan koncentreres (og dermed forlænget virkning) ved centrifugeringsassisteret udfældning1,3.Som konklusion gør bekvemmeligheden, de lave omkostninger, varigheden og effektiviteten af ​​centrifugalt koncentreret TA denne intervention til en attraktiv mulighed for patienter i ressourcebegrænsede omgivelser.Imidlertid kan manglende adgang til pålidelig centrifugering være en stor barriere for at implementere denne intervention;Ved at løse dette problem kan CentREUSE hjælpe med at øge tilgængeligheden af ​​langvarig steroidbehandling til patienter i ressourcebegrænsede omgivelser.
Der er nogle begrænsninger i vores undersøgelse, herunder dem, der er relateret til funktionalitet, der er hjemmehørende i CentREUSE-apparatet.Enheden er en ikke-lineær, ikke-konservativ oscillator, der er afhængig af menneskelig input og derfor ikke kan give en nøjagtig og konstant rotationshastighed under brug;rotationshastigheden afhænger af flere variabler, såsom brugerindflydelse på niveauet af enhedsejerskab, specifikke materialer, der bruges til montering af udstyr, og kvaliteten af ​​de forbindelser, der spindes.Dette er forskelligt fra kommercielt udstyr, hvor rotationshastigheden kan anvendes konsekvent og præcist.Derudover kan den hastighed, der opnås af CentREUSE, betragtes som relativt beskeden sammenlignet med den hastighed, der opnås af andre centrifugeanordninger2.Heldigvis var hastigheden (og den tilhørende centrifugalkraft) genereret af vores enhed tilstrækkelig til at teste konceptet beskrevet i vores undersøgelse (dvs. TA-aflejring).Rotationshastigheden kan øges ved at lette massen af ​​den centrale skive 2;dette kan opnås ved at bruge et lettere materiale (såsom tyndere pap), hvis det er stærkt nok til at rumme to sprøjter fyldt med væske.I vores tilfælde var beslutningen om at bruge standard "A" slidspap (4,8 mm tyk) bevidst, da dette materiale ofte findes i forsendelseskasser og derfor let findes som et genanvendeligt materiale.Omdrejningshastigheden kan også øges ved at reducere radius af den centrale skive 2.Radius af vores platform blev dog bevidst gjort relativt stor for at kunne rumme en 1,0 ml sprøjte.Hvis brugeren er interesseret i at centrifugere kortere beholdere, kan radius reduceres - en ændring, der forudsigeligt resulterer i højere rotationshastigheder (og muligvis højere centrifugalkræfter).
Derudover har vi ikke nøje vurderet virkningen af ​​operatørtræthed på udstyrets funktionalitet.Interessant nok var flere medlemmer af vores gruppe i stand til at bruge enheden i 15 minutter uden mærkbar træthed.En potentiel løsning på operatørtræthed, når der kræves længere centrifuger, er at rotere to eller flere brugere (hvis muligt).Derudover vurderede vi ikke enhedens holdbarhed kritisk, til dels fordi komponenterne i enheden (såsom pap og ledning) nemt kunne udskiftes med ringe eller ingen omkostninger i tilfælde af slid eller beskadigelse.Interessant nok brugte vi under vores pilottest én enhed i i alt over 200 minutter.Efter denne periode er det eneste mærkbare, men mindre tegn på slid perforering langs gevindene.
En anden begrænsning af vores undersøgelse er, at vi ikke specifikt målte massen eller densiteten af ​​aflejret TA, der kan opnås med CentREUSE-enheden og andre metoder;i stedet var vores eksperimentelle verifikation af denne enhed baseret på måling af sedimentdensitet (i ml).indirekte mål for tæthed.Derudover har vi ikke testet CentREUSE Concentrated TA på patienter, men da vores enhed producerede TA-pellets svarende til dem, der blev produceret ved hjælp af en kommerciel centrifuge, antog vi, at CentREUSE Concentrated TA ville være lige så effektiv og sikker som tidligere brugt.i litteraturen.rapporteret for konventionelle centrifuger1,3.Yderligere undersøgelser, der kvantificerer den faktiske mængde TA administreret efter CentREUSE-befæstelse, kan hjælpe yderligere med at evaluere den faktiske anvendelighed af vores enhed i denne applikation.
Så vidt vi ved, er CentREUSE, en enhed, der let kan konstrueres af let tilgængeligt affald, den første menneskedrevne, bærbare, ultra-billige papircentrifuge, der skal bruges i terapeutiske omgivelser.Ud over at være i stand til at centrifugere relativt store mængder, kræver CentREUSE ikke brug af specialiserede materialer og konstruktionsværktøjer sammenlignet med andre publicerede billige centrifuger.Den påviste effektivitet af CentREUSE i hurtig og pålidelig TA-udfældning kan hjælpe med at forbedre langsigtet intravitreal steroidtilgængelighed hos mennesker i ressourcebegrænsede omgivelser, hvilket kan hjælpe med at behandle en række øjenlidelser.Derudover udvides fordelene ved vores bærbare menneskedrevne centrifuger forudsigeligt til ressourcerige steder såsom store tertiære og kvartære sundhedscentre i udviklede lande.Under disse forhold kan tilgængeligheden af ​​centrifugeringsanordninger fortsat være begrænset til kliniske laboratorier og forskningslaboratorier med risiko for at forurene sprøjter med menneskelige kropsvæsker, animalske produkter og andre farlige stoffer.Derudover er disse laboratorier ofte placeret langt fra plejestedet for patienterne.Dette kan til gengæld være en logistisk hindring for sundhedsudbydere, der har brug for hurtig adgang til centrifugering;implementering af CentREUSE kan tjene som en praktisk måde at forberede terapeutiske interventioner på på kort sigt uden alvorligt at forstyrre patientbehandlingen.
For at gøre det lettere for alle at forberede sig på terapeutiske interventioner, der kræver centrifugering, er en skabelon og instruktioner til oprettelse af CentREUSE inkluderet i denne open source-publikation under afsnittet Yderligere information.Vi opfordrer læserne til at redesigne CentREUSE efter behov.
Data, der understøtter resultaterne af denne undersøgelse, er tilgængelige fra den respektive SM-forfatter efter rimelig anmodning.
Ober, MD og Valizhan, S. Virkningsvarighed af triamcinolonacetone i glaslegemet ved centrifugeringskoncentration.Retina 33, 867-872 (2013).
Bhamla, MS og andre.Manuel ultrabillig centrifuge til papir.National Biomedicinsk Videnskab.projekt.1, 0009. https://doi.org/10.1038/s41551-016-0009 (2017).
Malinovsky SM og Wasserman JA Centrifugal koncentration af en intravitreal suspension af triamcinolonacetonid: et billigt, enkelt og gennemførligt alternativ til langsigtet steroidadministration.J. Vitrain.diss.5. 15-31 (2021).
Huck, jeg venter.Billig open source centrifugeadapter til adskillelse af store kliniske blodprøver.PLOS One.17.e0266769.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0266769 (2022).
Wong AP, Gupta M., Shevkoplyas SS og Whitesides GM Piskeriset er som en centrifuge: adskiller humant plasma fra fuldblod i ressourcebegrænsede indstillinger.laboratorium.chip.8, 2032-2037 (2008).
Brown, J. et al.Manuel, bærbar, billig centrifuge til anæmidiagnose i ressourcebegrænsede indstillinger.Ja.J. Trope.medicin.fugtighed.85, 327-332 (2011).
Liu, K.-H.vente.Plasma blev adskilt under anvendelse af en spinner.anus.Kemisk.91, 1247-1253 (2019).
Michael, I. et al.Spinner til øjeblikkelig diagnose af urinvejsinfektioner.National Biomedicinsk Videnskab.projekt.4, 591-600 (2020).
Lee, E., Larson, A., Kotari, A., og Prakash, M. Handyfuge-LAMP: Billig elektrolytfri centrifugering til isotermisk påvisning af SARS-CoV-2 i spyt.https://doi.org/10.1101/2020.06.30.20143255 (2020).
Lee, S., Jeong, M., Lee, S., Lee, SH og Choi, J. Mag-spinner: Den næste generation af praktiske, overkommelige, enkle og bærbare (FAST) magnetiske separationssystemer.Nano Advances 4, 792-800 (2022).
US Environmental Protection Agency.Advancing Sustainable Materials Management: Et faktaark fra 2018, der vurderer tendenser inden for materialeproduktion og -styring i USA.(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. og Lanzetta, P. Steroider til intravitreal behandling af nethindesygdomme.videnskaben.Journal Mir 2014, 1–14 (2014).
Øl, eftermiddagste osv. Intraokulære koncentrationer og farmakokinetik af triamcinolonacetonid efter en enkelt intravitreal injektion.Ophthalmology 110, 681-686 (2003).
Audren, F. et al.Farmakokinetisk-farmakodynamisk model for virkningen af ​​triamcinolonacetonid på central makulær tykkelse hos patienter med diabetisk makulært ødem.investere.oftalmologi.synlig.videnskaben.45, 3435-3441 (2004).
Ober, MD et al.Den faktiske dosis af triamcinolonacetone blev målt ved den sædvanlige metode med intravitreal injektion.Ja.J. Ophthalmol.142, 597-600 (2006).
Chin, HS, Kim, TH, Moon, YS og Oh, JH Koncentreret triamcinolonacetonidmetode til intravitreal injektion.Retina 25, 1107-1108 (2005).
Tsong, JW, Persaud, TO & Mansour, SE Kvantitativ analyse af deponeret triamcinolon til injektion.Retina 27, 1255-1259 (2007).
SM støttes delvist af en gave til Mukai Foundation, Massachusetts Eye and Ear Hospital, Boston, Massachusetts, USA.
Oftalmologisk afdeling, Harvard Medical School, Massachusetts Eye and Ear, 243 Charles St, Boston, Massachusetts, 02114, USA