Lung-på-ett-chip
Lungan -på-ett-chip är en komplex, tredimensionell modell av en levande, andande mänsklig lunga på ett mikrochip . Enheten är tillverkad av mänskliga lung- och blodkärlceller och den kan förutsäga absorption av luftburna nanopartiklar och efterlikna det inflammatoriska svaret som utlöses av mikrobiella patogener . Det kan användas för att testa effekterna av miljögifter, absorption av aerosoliserade läkemedel och säkerheten och effekten av nya läkemedel. Det förväntas bli ett alternativ till djurförsök .
Lungan-on-a-chip placerar två lager av levande vävnader - slemhinnan i lungans luftsäckar och blodkärlen som omger dem - över en porös, flexibel gräns. Luft levereras till lungfodercellerna, ett rikt odlingsmedium flödar i kapillärkanalen för att efterlikna blod, och cyklisk mekanisk sträckning genereras av ett vakuum som appliceras på kamrarna intill cellodlingskanalerna för att efterlikna andning.
Forskningsresultaten för lung-on-a-chip publicerades i numret 25 juni 2010 av Science , den akademiska tidskriften för American Association for the Advancement of Science . Forskningen finansierades av National Institutes of Health , American Heart Association och Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering vid Harvard University .
Uppfinnare
Tekniken utvecklades av Donald E. Ingber , MD, Ph.D., en amerikansk cellbiolog som är grundare av Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering vid Harvard University, och Dan Dongeun Huh, Ph.D., som var en Technology Development Fellow vid Wyss Institute och är nu Wilf Family Term Chair Assistant Professor in Bioengineering vid University of Pennsylvania. Enheten skapades med hjälp av en mikrotillverkningsstrategi känd som mjuk litografi som var pionjär av George M. Whitesides , en amerikansk kemist, som är professor i kemi vid Harvard, såväl som en centralfakultetsmedlem i Wyss Institute.
Testning
Svaret från lungan-på-a-chipet på inhalerade levande patogener testades genom att introducera E. Coli-bakterier i luftkanalen på enhetens lungluftsäcksida, medan vita blodkroppar strömmar genom kanalen på blodkärlssidan . Lungcellerna upptäckte bakterierna och aktiverade genom det porösa membranet blodkärlscellerna, vilket i sin tur utlöste ett immunsvar som i slutändan fick de vita blodkropparna att flytta till luftkammaren och förstöra bakterierna.
Forskare introducerade också en mängd olika partiklar i nanoskala (som de som finns i kommersiella produkter och i luft- och vattenföroreningar) i luftkanalen. Flera typer av dessa nanopartiklar kom in i lungcellerna och fick cellerna att överproducera fria radikaler och framkalla inflammation. Många av partiklarna passerade genom modelllungan in i blodkanalen, och mekanisk andning visade sig kraftigt förbättra absorptionen av nanopartiklar från luftsäcken in i blodet.
Wyss Institute-teamet arbetar med att bygga andra organmodeller, såsom en tarm-på-ett-chip, såväl som benmärgs- och till och med cancermodeller. De undersöker potentialen för att kombinera organsystem, som att koppla en andningslunga-på-ett-chip till ett bankande hjärta-på-ett-chip. Den konstruerade organkombinationen skulle kunna användas för att testa inhalerade läkemedel och för att identifiera nya och mer effektiva läkemedel som saknar negativa hjärtbiverkningar.