В исследовании, опубликованном сегодня в журнале Biofabrication, излагается новый, более быстрый метод изготовления «сердце на чипе», который можно использовать для проверки реакции сердечной ткани на внешние раздражители.Со-ведущий автор доктор Лиза Скаддер сказала: «Одна из основных проблем при открытии и разработке лекарств — это неудача на стадии клинических испытаний из-за сердечной токсичности. Способом преодоления этого является разработка новых доклинических тестов для новых лекарств с использованием искусственных тканей, которые имитировать естественные органы человеческого тела, такие как сердце ».
Со-ведущий автор д-р Жанна Наврот сказала: «Наша работа сосредоточена на создании новых платформ для тестирования и разработки новых лекарств для обеспечения безопасности и эффективности, которые более предсказуемы для физиологии человека. Мы делаем это, конструируя функциональные единицы человеческих органов, используя Человеческая ткань. Что касается «сердце на микросхеме», мы стремимся создать ткань, которая будет такой же сократительной и организованной, как человеческое сердце, чтобы мы могли измерить сократительную силу — главный фактор, определяющий эффективность перекачивания крови сердцем.«Созданный нами чип является продолжением нашей предыдущей работы, в ходе которой была создана новая платформа, использующая миниатюрное структурное образование сердечной мышцы на кантилевере из гидрогеля.
Мы используем гидрогель, потому что его механические свойства аналогичны внеклеточному матриксу сердца. . Этот предварительно сформированный субстрат приводит к организованному росту сердечной мышцы. Конечная цель состоит в том, чтобы поместить эти тканевые структуры в микрофлюидную среду, где мы можем тщательно регулировать и контролировать поток нового тестируемого лекарства ».Однако для того, чтобы эти чипы стали инструментом нового поколения для разработки лекарств и биомедицинских исследований в промышленности, они должны производиться на крупномасштабной непрерывной, автоматизированной и контролируемой основе, в отличие от мелкосерийного производства, используемого в академической среде. исследовать.
Доктор Скаддер сказал: «Существующий способ конструирования сердечных тканей включает использование фотошаблонов, штамповки и ручного формования желатина для создания узоров в гидрогеле для выравнивания тканей, но это занимало слишком много времени и было непрактично для наших производственных нужд. Наши новые В методе изготовления "сердце на чипе" используется ультрафиолетовый лазер для формирования рисунка гидрогеля с использованием рибофлавина для сенсибилизации геля для оптической абляции. Этот метод формирования рисунка затем позволяет сердечным клеткам выстраиваться в организованные ламинарные тканевые структуры, как в естественном сердце. Метод ультрафиолетового микрорельефа создает детали на геле намного быстрее, но с тем же разрешением и воспроизводимостью, что и традиционные методы формования ».
Д-р Наврот добавил: «Помимо масштабируемости, наш новый процесс обеспечивает большую однородность, не изменяет свойства гидрогеля и работает до 60 процентов быстрее, чем старый процесс. Это еще один шаг к массовому производству органы на чипе, что очень важно, если крупные фармацевтические компании собираются принимать и использовать их ".Главный исследователь профессор Кевин «Кит» Паркер сказал: «В течение последних нескольких лет наша команда активно продвигалась к разработке органов на микросхемах, пригодных для массового производства.
Этот прогресс является частью нашей стратегии построения систем, позволяющих ученым-фармацевтам бороться препарат, а не чип ".Д-р Скаддер добавил: «Мы обнаружили, что этот метод изготовления органа на чипе позволяет сконструировать сердечные ткани и оценить их физиологию. Мы смогли создать выровненные сердечные ткани и тонкие мышечные пленки с ультрафиолетовым микрорельефом, которые бьются и сокращаются в ответ на внешние раздражители. как электрический ритм.
«Этот метод может быть полезен для изготовления других органов на чипе, таких как мозг или скелетные мышцы на чипе. В будущем мы надеемся расширить этот метод изготовления, чтобы имитировать такие болезненные состояния, как фиброз, или создавать более сложные трехмерные тканевые структуры, которые могут предоставить новые инструменты для доклинического процесса разработки лекарств ».