Dijelom ljudski, dijelom sintetički, novi mikročip koji oponaša rad pluća mogao bi dovesti do novih metoda ispitivanja lijekova koje ne uključuju životinje.
Novi uređaj je prozirni komad gume (veličine četvrtine) prekriven sitnim kanalima izrađenim od mrežaste membrane obložene ljudskim stanicama - plućnih stanica s jedne strane i krvnih stanica s druge strane. Kada je spojen na mehaničku pumpu i regulator, plućni čip na pločici oponaša gibanje ljudskog pluća. [Pročitajte "Proboj: Lab pluća žive i dišu."]
Do sada su istraživači pokazali da mikro pluće točno reproducira neke funkcije pluća kod miševa, poput načina na koji ovi organi reagiraju na udisanje nanočestica - dobar znak da se ovaj uređaj može upotrijebiti i za testiranje lijekova i za ispitivanje toksičnosti.
Današnja tehnologija ispitivanja lijekova dolazi u jednom od dva okusa. Jedna od metoda je upotreba "previše pojednostavljenih modela stanične kulture", rekao je istraživač studije Dan Huh, znanstveni novak iz Wyss instituta za biološki nadahnuto inženjerstvo na Sveučilištu Harvard.
To uključuje uzgoj stanica u statičkoj plastičnoj posudi i njihovo izlaganje raznim vrstama lijekova i mjerenje reakcije stanica.
Drugi način uključuje korištenje skupih životinjskih modela, rekao je Huh. U ovoj metodi, znanstvenici "koriste miševe, štakore za testiranje učinkovitosti i sigurnosti lijekova, ali to može koštati mnogo novca i treba dugo vremena".
Huh i njegovi kolege nadaju se da će se konačno povezati razni organi na čipu, u biti se riješiti životinja zajedno u testiranju na drogu.
Posudba iz računalne tehnologije
Za modeliranje malih, osjetljivih kanala koji čine ljudsko pluće, Huh i njegov tim posudili su tehnologiju koja se koristila za izradu računalnih čipova.
"Mi sami po sebi nemamo elektroničke sklopove, ali koristimo tehnologije koje ljudi koriste za stvaranje elektroničkih krugova", rekao je Huh. "Pomoću iste tehnologije možemo stvoriti mikroskopske strukture koje nam omogućuju bolju manipulaciju živim organizmima poput stanica, kemijskim i fizičkim procesima."
Kanali u minijaturnom pluću su širine oko 400 mikrona i visine 70 mikrona. (Za usporedbu, ljudska kosa je promjera oko 100 mikrona.)
"Stavljamo plućne stanice i kapilarne stanice u mikro uređaj i uzgajamo ih unutar uređaja kako bi oponašali izvornu strukturu koja se nalazi u plućima", rekao je Huh.
Gradnja organa u laboratoriju
Rezultati imaju posljedice na ponovno stvaranje ljudskih organa u laboratoriju.
"Vrlo smo ambiciozni u razvoju novih platformi za testiranje na droge", rekao je Huh. Istraživači s Instituta Wyss razvijaju druge organe na čipu, poput crijeva, srca i bubrega, za koje se Huh nada da bi jednog dana mogli biti integrirani u jedan uređaj.
"Integrirajući sve ove minijaturizirane organske sustave u jedan uređaj, na kraju bismo mogli u potpunosti zamijeniti ispitivanja na životinjama", rekao je Huh.
Istraživači ne znaju dokle će ovo minijaturisano pluće biti dostupno za upotrebu.
"Ovo je cool tehnologija koja je razvijena u istraživačkom laboratoriju", rekao je Huh. Ali "na putu postoje mnoge prepreke [prije nego što se mogu koristiti u stvarnom svijetu]."
To uključuje izradu čipova jednostavnije i jednostavnije za rukovanje, te integriranje pumpe i regulatora koji trenutno nisu na čipu.
Istraživanje se pojavilo u broju časopisa za 25. juni Znanost.
👉 Pharmaceutical drug testing methods traditionally use animal models in order to evaluate pharmacological and toxicological responses to a new agent. However, these responses do not directly reflect human physiological responses. In this review, current and future applications of the lung-on-a-chip in the respiratory system will be discussed.
👉 Specifically, most novel lung on a chip designs consist oftwo micro-channeled outer parts, flexible and porous Polydimethylsiloxane (PDMS) membrane to create separation of air-blood chamber and subsidiary vacuum channels which enable stretching of the PDMS membrane to mimic movement mechanisms of the lung.
👉 Lung-on-a-chip: the future of respirator .... Recently, organ-on-a-chip models, which are microfluidic devices that mimic the cellular architecture and physiological environment of an organ, have been developed and extensively investigated.
👉 Therefore, rather than 2-D cell lineages, lung cancer on chip can enlighten the pathophysiology of lung cancer. Yang et al. established a lung-on-a-chip using a poly (lactic- co -glycolic acid) (PLGA) electrospinning nanofiber membrane to fabricate a microchip and cell scaffold, considering an alveolar microenvironment as a prototype [ 63 ].
Novi mikročip koji oponaša unutarnji rad pluća mogao bi dovesti do novih metoda ispitivanja lijekova koji ne uključuju životinje.