البناء وزرع نظام Microinfusion لتسليم المطرد وكلاء Neuroactive.

مرحباً، اسمي مايلز كانينغهام. سنقوم أنا ورايان أوكونور وسيدني وونج بتوضيح كيفية بناء نظام حقن دقيق للتوصيل المستمر للعوامل النشطة عصبياً. تم إجراء هذا العمل في مختبر إعادة البناء العصبي في مستشفى ماكلين، بكلية هارفارد الطبية.

نود أن نشكر مؤسسة Sydney rbe ومنظمة Narsad على دعمهما السخي. لقد وجدنا أنه يمكن إيصال العوامل النشطة عصبيًا بشكل موثوق إلى مواقع محددة في الدماغ من خلال كانيولا دقيقة من زجاج بوروسيليكات مسحوبة، حيث يقل قطر طرفها بمقدار خمس إلى عشر مرات عن قطر كانيولات الإيصال التقليدية. في هذه الشريحة، نعرض كانيولا تسريب شائعة الاستخدام مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ بجانب كانيولا دقيقة قمنا بتصنيعها هنا في هذا المختبر.

يؤدي هذا التقليل في حجم كانيولا التوصيل إلى خفض كبير في الصدمات التي تتعرض لها منطقة الدماغ الخاضعة للدراسة. فكثير من الطرق التقليدية تتسبب فعلياً في إحداث إصابة في منطقة الاهتمام أو داخلها، مما يجعل صحة أي نتيجة موضع تساؤل. يمكنك أن ترى هنا في اللوحة A مقدار الاضطراب في المنطقة المحلية الذي تسببت فيه كانيولا بقطر 0.32 millimeter مقارنة بكانيولا بقطر 50 micron في اللوحة B. هذه الصور ذات التكبير المنخفض هي لعينات رطبة من مقاطع Vibram غير مصبوغة.

ثم صُبغت هذه المقاطع نفسها بصبغتي الهيماتوكسيلين والإيوسين (h and e) وصُوّرت بقوة تكبير أعلى. ولتوضيح المزيد من الحد من تلف الأنسجة باستخدام القنية الدقيقة، تتكون مكونات نظام التسريب الدقيق من مضخة zet mini Osmo مع معدل تدفق من الفولاذ المقاوم للصدأ تمت إزالة الشفة منه. وأنبوب بولي إيثيلين بطول 2 إلى 3 سنتيمتر، وقنية دقيقة من سيليكات BOA مصنعة خصيصاً، وسلك توجيه عيار 28، وهذا هو نظام التسريب الدقيق المجمّع والجاهز للزرع.

يُستخدم هنا جهاز سحب شعري رأسي قياسي لإنشاء قنيات دقيقة بالمواصفات المطلوبة. كما تُعد الأجهزة الأفقية مناسبة أيضاً. يتم وضع أنابيب البورا سيليكات وتثبيتها عن طريق تغيير درجة حرارة عنصر التسخين وشد القطب.

يمكنك إعادة تصنيع القنيات الدقيقة (micro cannulas) ذات أقطار محددة ووصلات ساق طويلة ومستدقة بشكل موثوق. يتم تسخين أنابيب السيليكا من نوع Bora وتطبيق ضغط خفيف لتقليل مقدار الانحناء المطلوب في الأنبوب. يتم إجراء هذا الانحناء على مسافة من طرف القنية الدقيقة تتناسب مع عمق هدف الدماغ المعني، مع السماح بترك مسافة خالية فوق الجمجمة.

يبلغ الطول النهائي لأنبوب هذه القنية الدقيقة الطرفي عند الانحناء حوالي 9 إلى 10 مليمترات. وبسبب عدم رضاه عن النتيجة، يقوم رايان بإعادة إدخال القنية الدقيقة لإجراء ضبط دقيق لتحسين زاوية الانحناء هناك.

إن استخدام قلم الألماسة أفضل بكثير. توضح سيدني طريقة لقطع أنبوب سيليكات البورون على بُعد خمسة مليمترات تقريباً من الجهة القريبة من الانحناء، مع تثبيت الأنبوب بإحكام على سطح صلب بحيث يظل الجزء القاصي من القنية الدقيقة حراً ومتدلياً فوق الحافة. تقوم بعد ذلك بعمل خدش دائري حول الأنبوب.

ثم بتطبيق ضغط خفيف، تقوم بكسر الأنبوب بشكل نظيف عند الواجهة المحززة. ويمكن بعد ذلك تلوين الطرف الشفاف الدقيق للقُنّية بحبر دائم للمساعدة في التصور. وأثناء الجراحة تحت التكبير، يتم قص طرف القُنّية الدقيقة باستخدام مقصات التشريح الدقيق للوصول إلى القطر المطلوب.

يمكن تأكيد قطر الطرف باستخدام عدسة عينية أو مجهر. يتم تحضير أسلاك المحاذاة الشعاعية من سلك فولاذي مقاوم للصدأ بمعيار 28، حيث يتم قطعه إلى أطوال تبلغ حوالي ثلاثة سنتيمترات. ثم تُستخدم الملاقط لعمل خطاف صغير في نهاية كل سلك بقطر حوالي مليمترين.

توضع أسلاك المحاذاة في طبق بتري جنباً إلى جنب مع قطع من أنابيب البولي إيثيلين بطول يتراوح بين سنتيمترين إلى ثلاثة سنتيمترات في القنيات الدقيقة. يمكن بناء نظام التسريب الدقيق باستخدام أدوات شائعة في معظم المختبرات. تُوضع الملاقط الدقيقة، والملاقط التقليدية، والمقصات الجراحية، وملاقط وقف النزيف في غطاء جراحي من أجل التعقيم.

يتم تعقيم الأدوات، ومكونات نظام التسريب الدقيق، بالإضافة إلى عدة رقائق من ورق الألومنيوم باستخدام جهاز التعقيم البخاري (autoclave) القياسي. يُخرج منظم التدفق بعناية من عبوته ويوضع في طبق بتري معقم. يتم تثبيته بإحكام باستخدام ملاقط وقف النزيف (hemostats)، ثم تُزال الشفة البلاستيكية من أنبوب المنظم المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ باستخدام المقص.

تتم أيضاً إزالة المضخة الاسموزية الصغيرة من عبوتها ووضعها في طبق بتري معقم. يتم إدخال الأنبوب المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ في أنبوب البولي إيثيلين بمقدار مليمتريْن إلى ثلاثة مليمتريات تقريباً، ويتم ختمهما معاً باستخدام إيبوكسي يتم تنشيطه بالضوء. نستخدم Lummi bond من مختبري العصبي للأعمال الدقيقة، حيث نملأ حقنة سعة 1 CC بـ Lummi bond ونستخدم إبرة قياس 27 كأداة للتطبيق تحت ضوء ساطع، حيث يتصلب Lumon في غضون ثوانٍ قليلة.

يتم ملء المضخة الاسموزية الصغيرة عن طريق إمساكها في وضع عمودي، وحقنها بعناية باستخدام إبرة الملء المرفقة من قبل الشركة المصنعة. ونوصي بمراقبة حجم السائل الذي يتم حقنه في المضخة و/أو وزن المضخة قبل الملء وبعده للتأكد من ملئها بالكامل وعدم وجود أي خلل بها. يرجى ملاحظة أننا لا نوصي بإعادة استخدام المضخات.

يتم بعد ذلك إدخال المعدل الكامل مع أنبوب البولي إيثيلين المتصل به داخل المضخة الأسموزية الصغيرة. سيتدفق السائل الموجود داخل المضخة إلى أنبوب البولي إيثيلين عند إدخال المعدل الرغوي. يتم تدوين المسافة الأولية لأنبوب البولي إيثيلين المملوء بالسائل، وينبغي ملاحظة زيادتها بعد تفعيل المضخة مع التحضين في محلول ملحي معقم عند 39 درجة مئوية بعد 12 ساعة من التحضين.

تُغمر المضخة الأسموزية الصغيرة المفعلة في محلول ملحي معقم، مما يوفر بيئة خالية من الهواء للخطوات النهائية في بناء نظام التسريب الدقيق. تُستخدم حقنة مزودة بأنبوب بلاستيكي صغير القطر ومملوءة بنفس المحلول الموجود في المضخة لإزاحة الهواء من الجزء غير المملوء من أنبوب البولي إيثيلين. يرجى ملاحظة وجوب إزاحة الهواء الموجود داخل القنية الدقيقة.

وبالمثل، قد يتطلب الطرف القاصي لأنبوب البولي إيثيلين بعض التوسيع باستخدام ملاقط دقيقة، ثم يتم إدخال الطرف الداني للقنية الدقيقة. يصبح النظام بأكمله الآن خالياً من الهواء أو المساحات الميتة، ويمكن إخراجه من حمام المحلول الملحي وتجفيفه باستخدام شاش معقم. ثم يتم وضع Luma bond لتثبيت القنية الدقيقة في أنبوب البولي إيثيلين. ولخفض معدل تدفق المضخة الاسموزية الصغيرة بنسبة النصف تقريباً، يتم صب البارافين الساخن المعقم في طبق بتري صغير، ثم يُغمر النصف الداني من المضخة الاسموزية الصغيرة لفترة وجيزة.

يتم تجفيف فائض البارافين، ثم يُعاد وضع نظام الحقن الدقيق في محلول ملحي معقم ويُحفظ حتى موعد الجراحة. وقبيل الزرع الجراحي مباشرةً، يتم تثبيت السلك الموجه عند الانحناء في القنية الدقيقة.

يتم محاذاة المحور الطولي لسلك التوجيه مع جزء القُنَيَّة الدقيقة الذي سيدخل إلى نسيج الدماغ ويُثبَّت باستخدام اللومون (lumon) في ذلك الموضع. بعد ذلك، يمكن وضع نظام الحقن الدقيق على ذراع مناور لجهاز التوجيه المجسم.

يتم تثبيت سلك التوجيه باستخدام مشبك ذراع مناور، ويُربط المضخة من الأعلى بحلقة من خيوط الجراحة المعقمة. سيعمل ذلك على دعم وزنها ويسمح بمحاذاة القنية الدقيقة بشكل عمودي تماماً على سطح الجمجمة عن طريق ثني سلك التوجيه بعناية باستخدام الملقط، ومن ثم يمكن زرع نظام التسريب الدقيق باستخدام الإجراءات التجسيمية القياسية. يتم تثبيت أنابيب boel على سطح الجمجمة باستخدام مادة لاصقة.

نستخدم مادة Jaron لنحت قاعدة منخفضة البروفيل. ثم يتم قص سلك التوجيه الزائد الممتد فوق منطقة التحضير ليكون بمستوى سطح القاعدة. وباستخدام عجلة قطع متصلة بمثقاب عالي السرعة، يمكن بعد ذلك وضع المضخة الأسموزية الصغيرة تحت الجلد بين لوحي الكتف في الحيوان.

توفر هذه الطريقة الحالية عدداً من المزايا مقارنةً بالتقنيات التقليدية؛ إذ يمكن تصميمها بشكل مخصص لتلائم نوع وعمر الحيوان التجريبي. كما يمكن تشكيل أنابيب السيليكا لتتوافق مع سطح جمجمة الحيوان.

وبناءً على ذلك، وبفضل السماح بتثبيت آمن ومنخفض البروز والاستغناء عن الحاجة إلى قاعدة قحفية كبيرة، يمكن إغلاق الجرح الجراحي بسهولة فوق قاعدة التسريب الدقيق الانسيابية، مما يقلل من خطر العدوى وكذلك من انزعاج الحيوان، كما يتطلب تثبيت النظام في الجمجمة مساحة سطح أقل. لذا، يمكن إجراء عمليات إضافية أو لاحقة دون تداخل من قاعدة أكبر. والأهم من ذلك أن هذه الطريقة تقلل من التدخل الجراحي والصدمات التي تلحق بالبيئة المحلية لموقع التسريب، مما يقلل بالتالي من تأثير المراقب.

هذه هي التغييرات التي ستحدثها الملاحظة النشطة على الظاهرة التي يتم رصدها.