Профессор Милика Рэдизик (IBBME, ChemE), аспирант Боян Чжан и остальная часть команды среди тех исследовательских групп, во всем мире мчащихся, чтобы найти способы вырастить человеческие ткани в лаборатории при условиях, которые подражают телу живого человека. Они разработали уникальные методы для производства маленьких, запутанных лесов для отдельных клеток, чтобы вырасти на.
Эта искусственная окружающая среда производит клетки и ткани, которые напоминают реальную вещь более тесно, чем те выращенное лежание плашмя в чашке Петри.Недавние создания команды включали BiowireTM – инновационный метод роста сердечных клеток вокруг шелкового шва – а также леса для сердечных клеток, которые хватают вместе как листы Velcro™.
Но AngioChip берет разработку ткани к совершенно новому уровню. «Это – полностью трехмерная структура вместе с внутренними кровеносными сосудами», говорит Рэдизик. «Это ведет себя точно так же, как васкулатура, и вокруг этого есть решетка для других клеток, чтобы быть свойственной и вырасти». Работа издана сегодня в журнале Nature Materials.Чжан построил леса из POMaC, полимер, который и биоразлагаем и биологически совместим.
Леса построены из серии тонких слоев, отпечатанных с образцом каналов, которые являются каждым приблизительно 50 – 100 микрометров шириной. Слои, которые напоминают компьютерные чипы, тогда сложены в 3D структуру синтетических кровеносных сосудов. Поскольку каждый слой добавлен, Ультрафиолетовый свет привык к перекрестной связи полимер, и соедините его со слоем ниже.
Когда структура закончена, она купается в жидком, содержащем живые клетки. Клетки быстро свойственны внутренней и внешней части каналов и начинают расти, как они были бы в человеческом теле.«Ранее, люди могли только сделать это использование устройства, которые хлюпают клетки между листами силикона и стекла», говорит Рэдизик. «Вам были нужны несколько насосов и вакуумных линий, чтобы управлять всего одним чипом.
Наши системные пробеги в нормальном блюде клеточной культуры, и нет никаких насосов; мы используем головы давления, чтобы полить СМИ через васкулатуру. Скважины открыты, таким образом, Вы можете легко получить доступ к ткани».Используя платформу, команда построила образцовые версии и тканей сердца и печени, которые функционируют как реальная вещь. «Наша печень на самом деле произвела мочевину и усвоила наркотики», говорит Рэдизик.
Они могут соединить кровеносные сосуды двух искусственных органов, таким образом моделируя не только сами органы, но и взаимодействия между ними. Они даже ввели лейкоциты в суда и смотрели, когда они протиснулись через промежутки в стенке сосуда, чтобы достигнуть ткани с другой стороны, как они делают в человеческом теле.У AngioChip есть большой потенциал в области фармацевтического тестирования.
Текущие методы допинг-контроля, такие как испытание на животных и контролируемые клинические исследования, дорогостоящие и чреватые этическими проблемами. Тестирование на выращенных лабораторией человеческих тканях предоставило бы реалистическую модель в доле расходов, но эта область исследования находится все еще в ее младенчестве. «В последние несколько лет стало возможно заказать культуры клеток человека для тестирования, но они выращены на пластине, двумерной окружающей среде», говорит Рэдизик. «Они не захватывают все функциональные признаки реальной сердечной мышцы, например».Более реалистическая платформа как AngioChip могла позволить фармацевтическим фирмам обнаружить опасные побочные эффекты и взаимодействия между отделениями органа задолго до того, как их продукты достигают рынка, спасая бесчисленные жизни. Это могло также использоваться, чтобы понять и утвердить эффективность текущих наркотиков и даже проверить библиотеки химических соединений, чтобы обнаружить новые наркотики.
Через TARA Biosystems Inc., компанию ответвления, соучрежденную Radisic, команда уже работает над коммерциализацией технологии.В будущем Radisic предполагает ее выращенные лабораторией ткани, внедряемые в тело, чтобы восстановить органы, поврежденные болезнью. Поскольку клетки, используемые, чтобы отобрать платформу, могут прибыть от любого, новые ткани могли быть генетически идентичны намеченному хозяину, снизив риск отклонения органа.
Даже в ее текущей форме, команда показала, что AngioChip может быть внедрен в живущее животное, его искусственные кровеносные сосуды, связанные с реальной сердечно-сосудистой системой. Сами леса полимера просто разлагаются после нескольких месяцев.У команды все еще есть много работы, чтобы сделать. Каждый AngioChip в настоящее время делается вручную; если платформа должна использоваться промышленно, команда должна будет развивать высокую пропускную способность производственные методы, чтобы создать много копий сразу.
Однако, потенциал очевиден. «Это действительно многофункционально, и решает много проблем в космосе разработки ткани», говорит Рэдизик. «Это действительно следующего поколения».