3D Printed Microfluidic Artificial Lung for Veteran Rehabilitation

用于退伍军人康复的 3D 打印微流控人工肺

基本信息

  • 批准号:
    10629531
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-04-01 至 2025-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The long-term goal of this technology development project is to improve rehabilitation of Veterans suffering from lung disease through the development of the first truly portable, biocompatible, artificial lung capable of short and long term respiratory support. Current artificial lungs have recently been used to rehabilitate lung disease patients; however, significant advances in gas exchange, biocompatibility, and portability are required to fully realize their potential. Microfluidic artificial lungs promise to enable a new class of truly portable artificial lungs through feature sizes and blood channel designs that closely mimic those found in their natural counterpart. However, current microfabrication techniques limit the microfluidic networks in these devices to two dimensions, thereby severely limiting potential device topologies and resulting in inefficient blood distribution networks. Further, current construction techniques may not be suitable for the large area production required for human applications. In this study, we will for the first time harness high resolution 3D polymer printing technology to create large area microfluidic lungs with truly three dimensional blood flow networks and topologies. Constructed 3D printed microfluidic artificial lungs will exhibit gas exchange suitable for some human applications, while using a fraction of the blood contacting surface area, blood volume, and total volume of current commercial devices. The objectives of the current technology-development Merit proposal are thus to: 1) optimize resin [resolution, permeability, toxicity, and blood compatibility] for microfluidic artificial lungs; 2) Construct an adult-scale 3D printed microfluidic lung and validate in vitro; and, 3) Acute and chronic in vivo testing of an adult-scale µAL. At the conclusion of this study, we will be ready to for extended testing of our 3D printed microfluidic artificial lungs in a large animal model and for scaling up to larger rated blood flows. The listed objectives are thus critical to advancing this promising technology towards initial acute systems for Veteran pulmonary rehabilitation.
该技术开发项目的长期目标是改善遭受痛苦的退伍军人的康复 从肺部疾病到开发出第一个真正便携式、生物相容性的人工肺, 目前的人工肺最近已被用于肺康复。 然而,需要在气体交换、生物相容性和便携性方面取得重大进展 充分发挥微流控人工肺的潜力,有望实现一种新型的真正便携式人工肺。 通过特征尺寸和血液通道设计来模仿肺部的自然特征 然而,当前的微加工技术限制了这些设备中的微流体网络。 二维,从而严重限制了潜在的设备拓扑并导致血液效率低下 此外,当前的施工技术可能不适合大面积。 在这项研究中,我们将首次利用高分辨率 3D。 聚合物打印技术可创建具有真正三维血流的大面积微流体肺 构建的 3D 打印微流体人工肺将表现出合适的气体交换。 对于某些人类应用,同时使用血液接触表面积、血容量和 当前商业设备的总量。当前技术开发优点的目标。 因此建议:1)优化微流体树脂[分辨率、渗透性、毒性和血液相容性] 人工肺;2) 构建成人规模的 3D 打印微流体肺并进行体外验证;3) 急性和 成人规模 µAL 的慢性体内测试 在这项研究结束时,我们将准备进行扩展。 在大型动物模型中测试我们的 3D 打印微流体人工肺并扩大到更大的额定值 因此,所列出的目标对于推动这项有前途的技术走向最初的急性流动至关重要。 退伍军人肺康复系统。

项目成果

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