Synthetischer Mukus für ein ex-vivo Phonationsexperiment: Herstellung, Anwendung und Validierung in Schweinekehlköpfen

Hintergrund: Die Phonation wird als Fluid-Struktur-Akustik-Interaktion beschrieben. Die Wechselwirkung zwischen Luftstrom und Stimmlippengewebe wird weitgehend von den Gewebseigenschaften der Stimmlippen bestimmt, die den Fluss durch die Glottis begrenzen. Die Energieübertragung zwischen Luft und Stimmlippen wird zudem durch den laryngealen Mukus beeinflusst, der die Grenzschicht zwischen den beiden Systemen bildet. Es gibt zahlreiche Studien über die Auswirkungen der Hydratation auf den Phonationsprozess, aber der Einfluss der Zusammensetzung und Rheologie des laryngealen Mukus wurden bisher kaum untersucht.Material und Methoden: Es wurden 4 synthetische Mukusproben mit physiologischen viskoelastischen Eigenschaften hergestellt. Als Grundlage dienten Untersuchungen zu humanen Mukusproben von Patienten ohne Stimmerkrankung, die aufgrund ihrer sich unterscheidenden viskoelastischen Eigenschaften gruppiert wurden. Wir verwendeten Xanthanlösungen in 3 verschiedenen Konzentrationen und fügten einer von ihnen Muzin zu. Die Wirkung von synthetischem Mukus auf die Phonation wurde in einem etablierter Versuchsaufbau für exzidierte Kehlköpfe unter kontrollierbaren Bedingungen untersucht. Der bestehende Aufbau wurde um eine Methode zur reproduzierbaren Applikation des synthetischen Mukus erweitert. Jede der 4 Mukusproben wurde auf 6 exzidierte Schweinekehlköpfe aufgetragen und in Schwingungsexperimenten mit systematischer Parametervariation multimodal analysiert.Ergebnisse: Mit Hilfe der Particle Tracking Microrheology (PTM) konnten wir nachweisen, dass die viskoelastischen Eigenschaften des synthetischen Mukus mit der Rheologie des menschlichen laryngealen Mukus in den essentiellen Punkten übereinstimmen. Trotz der großen rheologischen Bandbreite, erwiesen sich die Phonationsparameter in den Schwingungsexperimenten als sehr robust. Sie lagen im typischen Bereich anderer ex-vivo Experimente. Ein fluoreszierender Farbstoff bestätigt die Benetzung der gesamten Stimmlippenoberfl