Sviluppo di un sistema modulare e compatto per la coltura ex vivo di graft vascolari con stimoli biomeccanici di tipo coronarico

Coronary artery disease, due to the formation of atherosclerotic plaques, which obstruct the lumen of a coronary artery partially or totally, represents one of the most common causes of mortality in the world. To restore the coronary flow, the most used surgical technique is the coronary artery bypass grafting (CABG), which is based on the removal of a segment of a subcutaneous vein or artery, usually deriving from a limb of the patient, and its anastomosis to the aortic root by an end, and to the coronary artery by the other, bypassing the site of stenosis. Unfortunately, many patients undergo failure of the graft. Many ex-vivo vessel perfusion and culture systems have been developed to assess the effects of the altered mechanical stimuli experienced by the graft after CABG. The aim of this work of thesis is to propose a more compact, optimized version of the EVPCS developed by Piola and colleagues in 2016 by the point of view of the minimisation of costs, weight, amount of space, as well as ease of use. The modifications concerned the creation of a new control unit of the experiments, the replacement of the pumping system with a miniaturized pump and the optimization of the hydraulic circuit. In addition, a device for facilitating culture medium renewal operations and a new supporting structure for the set-up elements has been provided. Trial tests have demonstrated the utility of the new version of the system.

Le coronaropatie, dovute alla formazione di placche aterosclerotiche, che ostruiscono in maniera parziale o totale il lume delle arterie coronarie, costituiscono una delle principali cause di mortalità nel mondo. Per ripristinare il flusso coronarico, la pratica chirurgica più utilizzata è l’intervento di bypass aorto-coronarico (CABG, coronary artery bypass grafting), che consiste nel rimuovere una sezione di vena o arteria sottocutanea, proveniente solitamente da un arto del paziente, ed anastomizzarla ad un capo alla radice aortica e all’altro all’arteria coronaria, a valle dell’occlusione, aggirando dunque la stenosi. Tuttavia, una grossa percentuale di pazienti presenta fallimento del graft. Mediante sistemi di perfusione e coltura ex vivo di tessuto vascolare (EVPCS), si possono indagare gli effetti indotti nel tessuto dalle condizioni fluidodinamiche cui è sottoposto un graft in seguito a CABG. L’obiettivo del presente lavoro di tesi è proporre una versione più compatta del sistema, ottimizzata dal punto di vista della minimizzazione degli ingombri e dei costi, e della facilità di utilizzo dell’EVPCS sviluppato da Piola e colleghi nel 2016. Le modifiche hanno riguardato la realizzazione di un nuovo sistema di controllo e monitoraggio degli esperimenti, la sostituzione del sistema pompante con una pompa miniaturizzata e l’ottimizzazione del circuito idraulico. Inoltre, è stato realizzato un dispositivo per facilitare le operazioni di ricambio del mezzo di coltura ed una nuova struttura di supporto degli elementi del set-up. Le prove di collaudo hanno dimostrato l’utilità della nuova versione del sistema.