Первое в мире «сердце на чипе» со встроенными датчиками

Исследователи из Гарвардского университета (Harvard University) создали первый «орган на чипе» с интегрированными датчиками, целиком напечатав его на 3D-принтере. Полностью автоматизированная процедура печати открывает возможность производить «сердце на чипе» за короткий срок и в различных форм-факторах, что позволит исследователям легче проводить долгосрочные и краткосрочные исследования и получать различные необходимые данные. Работа опубликована в журнале Nature Materials.

«Органы на чипах» — микрофизиологические системы, которые по ряду своих свойств и характеристик могут соответствовать определённым тканям и клеткам, в том числе и поражённым болезнью. По словам ведущего автора исследования Йохана Ульрика Линда (Johan Ulrik Lind), этот новый метод не только позволяет без труда менять и настраивать дизайн этих устройств, но и значительно упрощает получение данных.

«Органы на чипе» имитируют структуру и функции естественных тканей и являются многообещающей альтернативой испытаниям на животных и уже разработаны микрофизиологические структуры, которые имитируют работу лёгких, сердца, языка и кишечника. Однако есть и проблемы: производство и получение данных с «органов на чипе» очень дорогой и трудоёмкий процесс. В настоящий момент подобные устройства производятся в чистых комнатах с помощью сложного многоступенчатого литографического процесса, а получение данных с них требует произведения микроскопических исследований и высокоскоростной видеосъёмки.

Соавтор работы Травис Базби (Travis Busbee) говорит по этому поводу следующее: «Новый подход решает обе эти проблемы через «цифровое производство». Разрабатывая соответствующие новые чернила для мультиматериальных 3D-принтеров, мы можем автоматизировать процесс производства вместе с усложнением самих производимых устройств».

Для просмотра видео нажмите на картинку:

Общий чип содержит несколько «колодцев-ячеек», в каждой из которых находится отдельный «орган» с интегрированными датчиками, что позволяет исследователям изучить множество образцов сердечной ткани за раз. Чтобы продемонстрировать эффективность разработанного устройства, учёные напечатали матрицы из восьми «сердец» на каждой и провела на них показательные исследования временных изменений сердечной ткани в состоянии сократительного стресса и тесты лекарственных препаратов.

«Орган на чипе» (англ. Organ-on-a-chip) — стремительно развивающийся инструмент для проведения биомедицинских исследований. Считается, что однажды он избавит учёных, занимающихся изучением физиологии и патологии человека, от необходимости пользоваться животными моделями. В настоящее время создано несколько «органов на чипах» — о некоторых мы писали:

• Мини-желудок человека выращен из стволовых клеток
• Японские учёные вырастили из стволовых клеток ткань лёгочных альвеол
• Как минимозги помогут избежать болезней
• Афина — искусственный человек для проверки веществ на токсичность
• Молочная железа в пробирке

Предполагается, что в будущем исследователям будут доступны «люди на чипах» — комплекс «органов на чипах», моделирующий не только органы и ткани сами по себе, но и их взаимное влияние, обмен веществ и прочие реакции организма.

Андрей Панов

Источник: http://22century.ru/