Biomimetic Design and Construction of an Artificial Lung

人工肺的仿生设计与构造

基本信息

  • 批准号:
    8197702
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30.58万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-12-01 至 2013-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The ultimate goal of this project is to develop artificial lung assist device technology to treat acute and chronic pulmonary failure. Chronic lung disease is the third-leading cause of death in the United States, exceeded only by heart disease and cancer. Currently there are no long-term solutions for chronic diseases such as Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) other than lung transplantation, and a severe shortage of donor organs limits this approach, leaving most patients relying on home oxygen therapy. For acute illnesses such as Adult Respiratory Distress Syndrome (ARDS), mechanical ventilation is typically required, and complications and mortality remain very high. Alternatives such as ExtraCorporeal Membrane Oxygenator (ECMO) therapy can only be used for a limited duration, require high levels of anticoagulation and involve numerous operational complexities. There is an urgent need for technological advances in artificial lung devices, including simplification and extended use of devices, a reduced need for anticoagulation, and high gas transfer rates in a compact format with low blood volumes. Here we propose an Exploratory Bioengineering Research Grant to pursue the development of technology for a bioartificial lung, based on biomimetic design principles and microfabrication technology to build scalable respiratory assist architectures capable of high levels of gas transport in a small and compact structure. Successful development of a bioartificial lung will require several critical elements, many of which have not been realized because of difficulties in mimicking natural lung physiology due to limitations in fabrication technology. The specific aims of this proposal are directed towards these elements, including the ability to design a biomimetic structure with small priming volume and high levels of gas permeability, and the establishment of an endothelialized microvascular network to support smooth blood flow without clotting in the absence of anticoagulative agents. These goals are consistent with future clinical targets including the ability to provide patients with long-term functional respiratory assist devices that do not require extensive anticoagulation and that can be enabled in a wearable or potentially implantable format. To accomplish these goals, we aim 1) To generate a biomimetic design and utilize microfabrication technology to construct an artificial lung module comprising microvascular networks and gas-permeable membranes, and 2) To establish endothelialized microfluidic network in vascular chamber and determine gas transport and blood flow coagulation properties of bioartificial lung construct.
该项目的最终目标是开发人造肺辅助设备技术来治疗急性和慢性 肺衰竭。慢性肺病是美国第三个领先的死亡原因,超过了 仅由心脏病和癌症。目前尚无针对慢性疾病的长期解决方案 慢性阻塞性肺疾病(COPD)除肺移植以外 供体器官限制了这种方法,使大多数患者依靠家庭氧疗法。对于急性疾病 例如成人呼吸窘迫综合征(ARDS),通常需要机械通气,并且 并发症和死亡率仍然很高。诸如体外膜氧合等替代品 (ECMO)治疗只能在有限的持续时间内使用,需要高水平的抗凝治疗 许多操作复杂性。迫切需要人造肺的技术进步 设备,包括设备的简化和扩展使用,抗凝需求减少以及高 以低血量的紧凑型格式的气体传输速率。在这里,我们提出探索性 生物工程研究赠款,以基于 仿生设计原理和微加工技术,以构建可扩展的呼吸辅助体系结构 能够在小型紧凑的结构中高水平的气体传输。成功发展 生物人工肺将需要几个关键元素,其中许多元素尚未实现 由于制造技术的限制,模仿天然肺部生理学的困难。具体目标 该提案针对这些元素,包括设计仿生结构的能力 较小的启动量和高水平的气体渗透性,并建立内皮化 微血管网络可在没有抗凝剂的情况下支持光滑的血流而不会凝结。 这些目标与未来的临床目标一致,包括为患者提供长期的能力 不需要广泛抗凝治疗的功能性呼吸辅助设备,可以在 可穿戴或潜在植入格式。为了实现这些目标,我们的目标是1)产生仿生 设计和利用微生物技术来构建一个包括微血管的人工肺模块 网络和气体可渗透膜,以及2)在血管中建立内皮化微流体网络 腔室并确定生物人工肺构建体的气体传输和血流凝血特性。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Performance and scaling effects in a multilayer microfluidic extracorporeal lung oxygenation device.
  • DOI:
    10.1039/c2lc21156d
  • 发表时间:
    2012-05-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Kniazeva T;Epshteyn AA;Hsiao JC;Kim ES;Kolachalama VB;Charest JL;Borenstein JT
  • 通讯作者:
    Borenstein JT
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Jeffrey T. Borenstein其他文献

Constructions cutanées vivantes vascularisées et leurs procédés d'utilisation
血管活体皮肤结构和使用过程
  • DOI:
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    D. Kaplan;Ira M. Herman;Jeffrey T. Borenstein;J. Garlick
  • 通讯作者:
    J. Garlick
Neutron irradiation-induced dimensional changes in MEMS glass substrates
  • DOI:
    10.1016/j.nimb.2007.07.019
  • 发表时间:
    2007-11-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Clark L. Allred;Jeffrey T. Borenstein;Linn W. Hobbs
  • 通讯作者:
    Linn W. Hobbs
Identifying patients with gastroesophageal reflux disease in a managed care organization.
识别管理医疗组织中患有胃食管反流病的患者。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2001
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    J. Ofman;Seonyoung Ryu;Jeffrey T. Borenstein;Stephen Kania;Jay Lee;Amy L. Grogg;Christina Farup;Scott Weingarten
  • 通讯作者:
    Scott Weingarten

Jeffrey T. Borenstein的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Jeffrey T. Borenstein', 18)}}的其他基金

Biomimetic Design and Construction of an Artificial Lung
人工肺的仿生设计与构造
  • 批准号:
    8033302
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
A High-Throughput Flow System to Probe Biomechanics of Pathophysiology
用于探索病理生理学生物力学的高通量流系统
  • 批准号:
    7944963
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
A High-Throughput Flow System to Probe Biomechanics of Pathophysiology
用于探索病理生理学生物力学的高通量流系统
  • 批准号:
    8116992
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
A High-Throughput Flow System to Probe Biomechanics of Pathophysiology
用于探索病理生理学生物力学的高通量流系统
  • 批准号:
    8263037
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
Micromechanical Device for Intracochlear Drug Delivery
用于耳蜗内药物输送的微机械装置
  • 批准号:
    8508906
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
Micromechanical Device for Intracochlear Drug Delivery
用于耳蜗内药物输送的微机械装置
  • 批准号:
    7010469
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
Micromechanical Device for Intracochlear Drug Delivery
用于耳蜗内药物输送的微机械装置
  • 批准号:
    7784837
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
Micromechanical Device for Intracochlear Drug Delivery
用于耳蜗内药物输送的微机械装置
  • 批准号:
    8292074
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
Micromechanical Device for Intracochlear Drug Delivery
用于耳蜗内药物输送的微机械装置
  • 批准号:
    8694003
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
Micromechanical Device for Intracochlear Drug Delivery
用于耳蜗内药物输送的微机械装置
  • 批准号:
    8074037
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:

相似国自然基金

ACSS2介导的乙酰辅酶a合成在巨噬细胞组蛋白乙酰化及急性肺损伤发病中的作用机制研究
  • 批准号:
    82370084
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    48 万元
  • 项目类别:
    面上项目
CDK4/6抑制下调衰老中性粒细胞促炎效应改善急性肺损伤的机制和干预研究
  • 批准号:
    82302445
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于肺间充质干细胞源外泌体lncRNA表达谱差异探讨益气活血解毒法改善脓毒症急性肺损伤的机制
  • 批准号:
    82374400
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    51 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于巨噬细胞炎性小体活化探究木犀草素治疗急性肺损伤的新机制
  • 批准号:
    82374186
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
DUSP2介导自噬调控气管上皮细胞炎症在急性肺损伤中的机制研究
  • 批准号:
    82360379
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似海外基金

Understanding Chirality at Cell-Cell Junctions With Microscale Platforms
利用微型平台了解细胞与细胞连接处的手性
  • 批准号:
    10587627
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
Neural Inflammation and Exercise Pressor Reflex in Heart Failure
心力衰竭中的神经炎症和运动升压反射
  • 批准号:
    10712202
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
Understanding and targeting fibroblast activation in influenza-triggered lung inflammation and post-viral disease
了解和靶向流感引发的肺部炎症和病毒后疾病中的成纤维细胞激活
  • 批准号:
    10717809
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
Combinatorial cytokine-coated macrophages for targeted immunomodulation in acute lung injury
组合细胞因子包被的巨噬细胞用于急性肺损伤的靶向免疫调节
  • 批准号:
    10648387
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
Mechanical signaling through the nuclear membrane in lung alveolar health
通过核膜的机械信号传导影响肺泡健康
  • 批准号:
    10677169
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了