Орган на чипе - Organ-on-a-chip

An орган на кристалле (OOC) является многоканальным 3-D микрофлюидный культура клеток чип который имитирует деятельность, механику и физиологическую реакцию всего органы и системы органов, тип искусственный орган.[1] Это является предметом значительного биомедицинская инженерия исследования, точнее в био-МЭМС. Конвергенция лаборатории на чипах (LOC) и клеточная биология разрешил изучение физиология человека в контексте конкретного органа, представляя новую модель in vitro многоклеточные человеческие организмы. Однажды они, возможно, устранят необходимость в животных для разработки лекарств и тестирования токсинов.

Хотя в нескольких публикациях утверждается, что функции органов переведены на этот интерфейс, движение к этому микрофлюидному приложению все еще находится в зачаточном состоянии. Органы на чипах будут различаться по дизайну и подходу у разных исследователей. Таким образом, проверка и оптимизация этих систем, вероятно, будет долгим процессом. Органы, смоделированные с помощью микрофлюидных устройств, включают сердце, то легкое, почка, артерия, кость, хрящ, кожа и больше.

Тем не менее, здание действующее искусственные органы требует не только точных клеточных манипуляций, но и детального понимания фундаментальной сложной реакции человеческого тела на любое событие. Общая проблема с органами на чипах заключается в изоляции органов во время тестирования. Тело представляет собой сложную сеть физиологических процессов, поэтому моделировать один орган сложно.[1] Микрофабрикация, микроэлектроника а микрофлюидика открывает возможность моделирования сложных физиологических реакций in vitro в точно смоделированных условиях.

Лаборатория на кристалле

А лаборатория на кристалле представляет собой устройство, которое объединяет одну или несколько лабораторных функций на одном чипе, который имеет дело с частицами в полых микрофлюидных каналах. Он разрабатывался более десяти лет. Преимущества обращения с частицами в таком небольшом масштабе включают снижение расхода жидкости (меньшие затраты на реагенты, меньше отходов), повышение портативности устройств, повышение контроля процесса (из-за более быстрых термохимических реакций) и снижение производственных затрат. Кроме того, микрофлюидный поток полностью ламинарный (т.е. нет турбулентность ). Следовательно, смешивание соседних потоков в одном полом канале практически отсутствует. В конвергенции клеточной биологии это редкое свойство жидкостей было использовано для лучшего изучения сложного клеточного поведения, такого как клеточное поведение. подвижность в ответ на хемотаксический стимулы, корень дифференциация клеток, управление аксоном, субклеточное распространение биохимическая сигнализация и эмбриональное развитие.[2]

Переход от трехмерных моделей клеточных культур к OOC

3D-модели клеточных культур превосходят 2D-культуральные системы, способствуя более высокому уровню дифференцировки клеток и ткань организация. Системы 3D-культивирования более успешны, потому что гибкость ECM гели приспосабливают изменения формы и межклеточные связи, что ранее было запрещено жесткими 2D-субстратами для культивирования. Тем не менее, даже лучшие 3D-модели культур не могут имитировать клеточные свойства органа во многих аспектах.[2] включая интерфейсы ткань-ткань (например, эпителий и сосудистый эндотелий ), пространственно-временные градиенты химических веществ и механически активные микросреды (например, артерии вазоконстрикция и вазодилататор реакции на перепады температур). Применение микрофлюидики в органах на чипах позволяет эффективно транспортировать и распределять питательные вещества и другие растворимые сигналы по жизнеспособным трехмерным тканевым конструкциям. «Органы на чипе» называют следующей волной трехмерных моделей клеточных культур, которые имитируют биологическую активность, динамические механические свойства и биохимические функции целых живых органов.[1]

Органы

Мозг на чипе

Устройства "мозг на кристалле" создают интерфейс между нейробиология и микрофлюидика путем: 1) повышения жизнеспособности культур; 2) поддерживающий высокопроизводительный скрининг; 3) моделирование физиологии и болезней на уровне органов in vitro / ex vivoи 4) добавление высокой точности и настраиваемости микрофлюидных устройств.[3][4] Устройства «мозг на чипе» охватывают несколько уровней сложности с точки зрения методологии культивирования клеток. Устройства были созданы с использованием платформ, которые варьируются от традиционных 2D культура клеток к 3D тканям в виде органотипических срезов головного мозга.

Обзор органотипических срезов мозга

Органотипические срезы головного мозга in vitro модель, которая воспроизводит in vivo физиология с дополнительной пропускной способностью и оптическими преимуществами,[3] таким образом хорошо сочетается с микрофлюидными устройствами. Срезы головного мозга имеют преимущества перед первичной культурой клеток в том, что архитектура ткани сохраняется и многоклеточные взаимодействия все еще могут происходить.[5][6] Их использование является гибким, поскольку срезы можно использовать сразу (менее чем через 6 часов после сбора срезов) или культивировать для более позднего экспериментального использования. Поскольку органотипические срезы головного мозга могут сохранять жизнеспособность в течение нескольких недель, они позволяют изучать долгосрочные эффекты.[5] Системы на основе срезов также обеспечивают экспериментальный доступ с точным контролем внеклеточной среды, что делает их подходящей платформой для корреляции заболевания с невропатологическими исходами.[6] Поскольку из одного мозга можно извлечь примерно 10-20 срезов, использование животных значительно сокращается по сравнению с in vivo исследования.[5] Органотипические срезы мозга могут быть извлечены и культивированы у разных видов животных (например, крыс), но также и у людей.[7]

Приложения

Микрожидкостные устройства были объединены с органотипическими срезами для повышения жизнеспособности культур. Стандартная процедура культивирования органотипических срезов головного мозга (толщиной около 300 микрон) использует полупористые мембраны для создания границы раздела воздух-среда.[8] но этот метод приводит к ограничению диффузии питательных веществ и растворенных газов. Поскольку микрофлюидные системы вводят ламинарный поток этих необходимых питательных веществ и газов улучшается транспорт и может быть достигнута более высокая жизнеспособность тканей.[4] В дополнение к сохранению жизнеспособности стандартных срезов, платформы «мозг на чипе» позволили успешно культивировать более толстые срезы мозга (примерно 700 микрон), несмотря на значительный транспортный барьер из-за толщины.[9] Поскольку более толстые срезы сохраняют более естественную архитектуру ткани, это позволяет устройствам «мозг на чипе» достигать большего ».in vivo-подобные »характеристики без ущерба для жизнеспособности клеток. Микрожидкостные устройства поддерживают высокопроизводительный скрининг и токсикологические оценки как в 2D, так и в срезовых культурах, что ведет к разработке новых терапевтических средств, нацеленных на мозг.[3] Одно устройство смогло провести комбинаторный скрининг препаратов питавастатин и иринотекан в глиобластома множественная форма (наиболее частая форма рака мозга человека).[10] Эти подходы к скринингу были объединены с моделированием гематоэнцефалический барьер (BBB), серьезное препятствие, которое лекарства необходимо преодолеть при лечении мозга, что позволяет изучить эффективность лекарств через этот барьер. in vitro.[11][12][13] Микрожидкостные зонды используются для доставки красителей с высокой региональной точностью, что позволяет использовать локализованную микроперфузию при применении лекарств.[14][15] Поскольку микрофлюидные устройства могут быть разработаны с оптической доступностью, это также позволяет визуализировать морфологию и процессы в определенных областях или отдельных клетках. Системы "мозг на чипе" могут моделировать физиологию органов при неврологических заболеваниях, таких как Болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, и рассеянный склероз точнее, чем с традиционными методами культивирования клеток в 2D и 3D.[16][17] Способность моделировать эти заболевания таким образом, чтобы указывать на in vivo условия необходимы для перевода методов лечения и лечения.[4][3] Кроме того, устройства "мозг на кристалле" используются для медицинской диагностики, например, в биомаркер обнаружение рака в срезах ткани мозга.[18]

Ограничения

Устройства «мозг на чипе» могут вызывать напряжение сдвига в клетках или тканях из-за потока через небольшие каналы, что может привести к повреждению клеток.[4] Эти небольшие каналы также способствуют улавливанию пузырьков воздуха, которые могут нарушить поток и потенциально вызвать повреждение клеток.[19] Широкое распространение PDMS (Полидиметилсилоксан ) в устройствах "мозг на кристалле" имеет ряд недостатков. Хотя PDMS дешев, податлив и прозрачен, белки и небольшие молекулы могут абсорбироваться им, а затем пиявки с неконтролируемой скоростью.[4]

Легкое на чипе

Основная статья: Легкое на чипе

«Легкие-на-чипсах» разрабатываются с целью улучшить физиологическую значимость существующих in vitro альвеолярный -капилляр интерфейсные модели.[20] Такое многофункциональное микроустройство может воспроизводить ключевые структурные, функциональные и механические свойства альвеолярно-капиллярного интерфейса человека (т. Е. Фундаментальную функциональную единицу живого легкого).

Донгеун Ху из Института биологической инженерии Вайса в Гарварде описывает изготовление системы, содержащей два близко расположенных микроканала, разделенных тонкой (10 мкм) пористой гибкой мембрана сделано из PDMS.[21] Устройство в основном состоит из трех микрофлюидных каналов, и только средний из них удерживает пористую мембрану. Культуральные клетки выращивали с обеих сторон мембраны: альвеолярные эпителиальные клетки человека с одной стороны и эндотелиальные клетки микрососудов легких человека с другой.

Разделение каналов на секции способствует не только потоку воздуха в виде жидкости, которая доставляет клетки и питательные вещества к апикальная поверхность эпителия, но также допускает разницу в давлении между средним и боковыми каналами. Во время обычного вдохновения в человеческом дыхательный цикл, внутриплевральное давление уменьшается, вызывая расширение альвеол. Когда воздух втягивается в легкие, альвеолярный эпителий и связанный эндотелий в капиллярах растягиваются. Поскольку к боковым каналам подключен вакуум, снижение давления вызовет расширение среднего канала, растягивая, таким образом, пористую мембрану и, следовательно, всю поверхность альвеолярно-капиллярной границы. Управляемое давлением динамическое движение за растяжением мембраны, также описываемое как циклическое механическое напряжение (оценивается примерно в 10%), значительно увеличивает скорость перемещения наночастиц через пористую мембрану по сравнению со статической версией этого устройства и системой культивирования Transwell.

Чтобы полностью подтвердить биологическую точность устройства, необходимо оценить его реакцию всего органа. В этом случае исследователи нанесли клеткам повреждения:
Воспалительные реакции легких влекут за собой многоэтапную стратегию, но наряду с увеличением производства эпителиальных клеток и ранним ответом высвобождения цитокины, интерфейс должен пройти повышенное количество лейкоциты молекулы адгезии.[22] В эксперименте Ху легочное воспаление моделировалось путем введения среды, содержащей мощный провоспалительный медиатор. Спустя всего несколько часов после причинения травмы клетки микрофлюидного устройства, подвергшиеся циклической деформации, прореагировали в соответствии с ранее упомянутой биологической реакцией.
  • Легочная инфекция
Жизнь E-coli бактерии был использован для демонстрации того, как система может имитировать врожденный клеточный ответ на бактериальный легочная инфекция. Бактерии были внесены на апикальную поверхность альвеолярного эпителия. В течение нескольких часов, нейтрофилы были обнаружены в альвеолярном отсеке, что означает, что они переселились из сосудистого микроканала, где пористая мембрана имела фагоцитированный бактерии.

Кроме того, исследователи считают, что потенциальная ценность этой системы «легкое на чипе» поможет в токсикологии. Изучая реакцию легких на наночастицы, исследователи надеются узнать больше о рисках для здоровья в определенных средах и исправить ранее упрощенные модели in vitro. Поскольку микрожидкостное легкое на чипе может более точно воспроизводить механические свойства легкого живого человека, его физиологические реакции будут быстрее и точнее, чем Transwell культура система. Тем не менее, опубликованные исследования подтверждают, что ответы легкого на чипе еще не полностью воспроизводят ответы нативных альвеолярных эпителиальных клеток.

Сердце на чипе

Прошлые попытки воспроизвести среду сердечной ткани in vivo оказались сложными из-за трудностей при имитации сократимость и электрофизиологический ответы. Такие особенности могут значительно повысить точность экспериментов in vitro.

Microfluidics уже внесла свой вклад в эксперименты in vitro на кардиомиоциты, которые генерируют электрические импульсы, управляющие частота сердцебиения.[23] Например, исследователи построили ряд PDMS микрокамеры, совмещенные с датчиками и стимулирующими электродами, в качестве инструмента, который будет электрохимически и оптически контролировать метаболизм кардиомиоцитов.[24] Другая лаборатория на чипе аналогичным образом объединила микрофлюидную сеть в PDMS с плоскими микроэлектродами, на этот раз для измерения внеклеточных потенциалов у одного взрослого человека. мышиный кардиомиоциты.[25]

Сообщенный дизайн «сердце на чипе» утверждает, что он построил «эффективное средство измерения взаимосвязей структура-функция в конструкциях, которые копируют иерархическую архитектуру ткани ламинарной сердечной мышцы».[26] Этот чип определяет, что выравнивание миоцитов в сократительном аппарате, состоящем из сердечной ткани, и профиль экспрессии генов (на который влияет форма и деформация клеточной структуры) вносят вклад в силу, создаваемую сердечной сократимостью. Это сердце-на-чипе представляет собой биогибридную конструкцию: инженерный анизотропный желудочковый миокард - это эластомерный тонкая пленка.

Процесс проектирования и изготовления этого конкретного микрожидкостного устройства влечет за собой сначала покрытие краев стеклянной поверхности лентой (или любой защитной пленкой), чтобы придать подложке желаемую форму. А спин-пальто слой PNIPA затем применяется. После растворения защитная пленка отслаивается, в результате чего образуется самостоятельное тело PNIPA. Последние шаги включают нанесение центрифугированием защитной поверхности PDMS поверх покровного стекла и отверждения. Тонкие мышечные пленки (MTF) позволяют конструировать монослои сердечной мышцы на тонкой гибкой подложке из PDMS.[27] Чтобы правильно засеять 2D клеточную культуру, необходимо микроконтактная печать техника была использована, чтобы выложить фибронектин узор «кирпичная стена» на поверхности ПДМС. После того, как миоциты желудочков были засеяны на функционализированный субстрат, структура фибронектина ориентировала их для создания анизотропного монослоя.

После разрезания тонких пленок на два ряда с прямоугольными зубьями и последующего помещения всего устройства в ванну, электроды стимулировать сокращение миоцитов посредством стимуляции поля - таким образом изгибая полоски / зубцы в MTF. Исследователи разработали корреляцию между напряжением ткани и радиусом кривизны полосок MTF во время сократительного цикла, подтвердив, что продемонстрированный чип является «платформой для количественной оценки стресса, электрофизиологии и клеточной архитектуры».[26]

Почка на чипе

Почечный клетки и нефроны уже смоделированы микрофлюидными устройствами. «Такие клеточные культуры могут привести к новому пониманию функций клеток и органов и использоваться для скрининга лекарств».[28] Устройство «почка на чипе» может ускорить исследования, связанные с искусственной заменой утраченного функция почек. Настоящее время, диализ требует, чтобы пациенты посещали клинику до трех раз в неделю. Более транспортабельная и доступная форма лечения не только улучшит общее состояние здоровья пациента (за счет увеличения частоты лечения), но и весь процесс станет более эффективным и терпимым.[29] Исследования в области искусственной почки направлены на то, чтобы сделать устройства мобильными, носимыми и, возможно, имплантируемыми, используя инновационные дисциплины: микрофлюидика, миниатюризация и нанотехнологии.[30]

Нефрон-на-чипе

Нефрон - функциональная единица почки, состоящая из клубочки и трубчатый компонент.[31] Исследователи из Массачусетского технологического института утверждают, что разработали биоискусственное устройство, которое воспроизводит функцию клубочков нефрона. проксимальный извитый каналец и петля Генле.

Каждая часть устройства имеет свою уникальную конструкцию, как правило, состоящую из двух микроизготовленных слоев, разделенных мембраной. Единственный вход в микрофлюидный аппарат предназначен для ввода кровь образец. В части клубочка нефрона мембрана пропускает определенные частицы крови через ее стенку капиллярных клеток, состоящую из эндотелия, базальной мембраны и эпителиальных подоцитов. Жидкость, которая фильтруется из капиллярной крови в пространство Боумена, называется фильтрат или первичный моча.[32]

В канальцах некоторые вещества добавляются к фильтрату как часть образования мочи, а некоторые вещества реабсорбируются из фильтрата и обратно в кровь. Первый сегмент этих канальцев - проксимальный извитый канальец. Здесь происходит почти полное всасывание важных для питания веществ. В устройстве этот участок представляет собой просто прямой канал, но частицы крови, идущие в фильтрат, должны пересекать ранее упомянутую мембрану и слой клеток проксимальных канальцев почек. Второй сегмент канальцев - это петля Генле, где происходит реабсорбция воды и ионов из мочи. Петлевые каналы устройства стремятся имитировать противоточный механизм петли Генле. Точно так же петля Генле требует нескольких различных типов ячеек, потому что каждый тип ячеек имеет различные транспортные свойства и характеристики. К ним относятся нисходящая конечность клетки тонкая восходящая конечность клетки толстая восходящая конечность клетки корковый сборный канал клетки и медуллярный сбор протоковых клеток.[31]

Один из шагов на пути к валидации моделирования микрожидкостным устройством поведения полной фильтрации и реабсорбции физиологического нефрона будет включать демонстрацию того, что транспортные свойства между кровью и фильтратом идентичны в отношении того, где они возникают и что пропускается через мембрану. Например, большая часть пассивного транспорта воды происходит в проксимальном канальце и нисходящей тонкой конечности, или активный транспорт воды NaCl в основном возникает в проксимальном канальце и толстой восходящей конечности. Требования к конструкции устройства потребуют фракция фильтрации в клубочках колеблется в пределах 15–20%, или реабсорбция фильтрации в проксимальных извитых канальцах колеблется в пределах 65–70%, и, наконец, концентрация мочевины в моче (собранной на одном из двух выходов устройства) может варьироваться между 200–400 мМ.[33]

В одном недавнем отчете показан биомимический нефрон на гидрогелевых микрофлюидных устройствах с функцией пассивной диффузии.[34] Сложная физиологическая функция нефрона достигается на основе взаимодействия между сосудами и канальцами (оба являются полыми каналами).[35] Однако традиционные лабораторные методы обычно фокусируются на 2D-структурах, таких как чашка Петри, которая не имеет возможности воспроизводить реальную физиологию, происходящую в 3D. Поэтому авторы разработали новый метод изготовления функциональных, выстилающих клетки и перфузионных микроканалов внутри 3D-гидрогеля. Эндотелиальные клетки сосудов и почечные эпителиальные клетки культивируются внутри микроканала гидрогеля и образуют клеточное покрытие, имитирующее сосуды и канальцы соответственно. Они использовали конфокальный микроскоп, чтобы изучить пассивную диффузию одной небольшой органической молекулы (обычно лекарств) между сосудами и канальцами в гидрогеле. Исследование демонстрирует полезный потенциал имитации физиологии почек для регенеративной медицины и скрининга лекарств.

Судно-на-чипе

Сердечно-сосудистые заболевания часто вызваны изменениями структуры и функции мелких кровеносных сосудов. Например, самооценка гипертония предполагают, что этот показатель увеличивается, говорится в отчете 2003 г. Национальное обследование здоровья и питания.[36] Микрожидкостная платформа, имитирующая биологический ответ артерии, может не только позволить проводить скрининг на основе органов чаще на протяжении всего исследования разработки лекарств, но также дать всестороннее понимание основных механизмов, лежащих в основе патологических изменений в мелких артериях, и разработать более эффективные стратегии лечения. Аксель Гюнтер из Университета Торонто утверждает, что такие МЭМС -содержащие устройства могут потенциально помочь в оценке состояния микрососудов пациента в клинических условиях (персонализированная медицина ).[37]

Обычные методы, используемые для исследования внутренних свойств изолированных сопротивление сосуды (артериолы и мелкие артерии диаметром от 30 до 300 мкм) включают миография давления техника. Однако такие методы в настоящее время требуют квалифицированного персонала и не масштабируются. Артерия на чипе может преодолеть некоторые из этих ограничений, разместив артерию на платформе, которая будет масштабируемой, недорогой и, возможно, автоматизированной при ее производстве.

Микрожидкостная платформа на основе органов была разработана как лаборатория-на-чипе, на которой может быть закреплен хрупкий кровеносный сосуд, что позволяет изучать детерминанты нарушения функции резистентной артерии.

Микросреда артерии характеризуется окружающей температурой, трансмуральное давление, и люминальный и аблюминальный концентрации препарата. Множественные входы из микросреды вызывают широкий спектр механических или химических стимулов на гладкомышечные клетки (SMC) и эндотелиальные клетки (ЭК), которые выстилают внешнюю и просветную стенки сосуда соответственно. Эндотелиальные клетки отвечают за высвобождение вазоконстрикция и вазодилататор факторов, таким образом изменяя тон. Сосудистый тонус определяется как степень сужения внутри кровеносного сосуда относительно его максимального диаметра.[38] Патогенный концепции в настоящее время считают, что незначительные изменения в этой микросреде оказывают заметное влияние на артериальный тонус и могут серьезно изменить периферическое сосудистое сопротивление. Инженеры, стоящие за этой конструкцией, считают, что особая сила заключается в ее способности управлять и моделировать неоднородный пространственно-временные влияния, обнаруженные в микросреде, тогда как протоколы миографии, в силу их конструкции, только установлены однородный микросреды.[37] Они доказали, что доставив фенилэфрин только через один из двух каналов, обеспечивающих суперфузия к внешним стенкам обращенная к лекарству сторона сужалась намного больше, чем сторона, противоположная лекарству.

Артерия на чипе предназначена для обратимой имплантации образца. Устройство содержит микроканальную сеть, зону нагружения артерии и отдельную зону осмотра артерии. Для загрузки сегмента артерии используется микроканал, а когда загрузочная лунка закрыта, он также используется как перфузия канал, чтобы воспроизвести процесс доставки питательной артериальной крови к капилляр кровать в биологической ткани.[39] Другая пара микроканалов служит для фиксации двух концов артериального сегмента. Наконец, последняя пара микроканалов используется для обеспечения скорости потока суперфузии, чтобы поддерживать физиологическую и метаболическую активность органа путем доставки постоянной поддерживающей среды через аблюминальную стенку. А термоэлектрический обогреватель и терморезистор подключаются к чипу и поддерживают физиологическую температуру в зоне осмотра артерии.

Протокол загрузки и закрепления образца ткани в зоне проверки помогает понять, как этот подход распознает функции всего органа. После погружения сегмента ткани в загрузочную лунку процесс загрузки запускается шприцем, извлекающим постоянную скорость потока из буферный раствор в дальнем конце загрузочного канала. Это вызывает транспортировку артерии к ее предназначенному месту. Это делается с закрытой фиксацией и линиями подачи / отвода суперфузии. После остановки насос через один из каналов фиксации подается давление ниже атмосферного. Затем, после закрытия загрузочной скважины, второй канал фиксации подвергается воздействию давления ниже атмосферного. Теперь артерия симметрично устанавливается в области осмотра, и сегментом ощущается трансмуральное давление. Остальные каналы открываются, и постоянная перфузия и суперфузия регулируются с помощью отдельных шприцевых насосов.[37]

Сосуд-на-чипе применяли для изучения многих заболеваний. Например, Алиреза Машаги и его сотрудники разработали модель для изучения вирусного геморрагического синдрома, который включает вызванную вирусом потерю целостности сосудов. Модель использовалась для изучения Эбола вирусной болезни и изучить препараты против вируса Эбола.[40]

Кожа на чипе

Человек кожа является первой линией защиты от многих болезнетворных микроорганизмов и сам может быть подвержен различным заболеваниям и проблемам, таким как рак и воспаление. Таким образом, приложения «кожа на кристалле» (SoC) включают тестирование актуальных фармацевтических препаратов и косметики, изучение патология кожных заболеваний и воспалений,[41] и «создание неинвазивных автоматизированных клеточных анализы »Для проверки наличия антигенов или антител, которые могут указывать на присутствие патогена.[42] Несмотря на широкий спектр потенциальных применений, относительно мало исследований было посвящено разработке «кожа на чипе» по сравнению со многими другими «органами на чипе», такими как легкие и почки.[43] Такие вопросы, как отрыв коллаген строительные леса из микроканалов,[43] неполная клеточная дифференцировка,[44] и преимущественное использование поли (диметилсилоксана) (PDMS) для изготовления устройств, который, как было показано, выщелачивает химические вещества в биологические образцы и не может производиться серийно[45] препятствует стандартизации платформы. Еще одна трудность заключается в вариабельности каркаса для клеточных культур или основного вещества, в котором культивируются клетки, который используется в устройствах "кожа на чипе". В организме человека это вещество известно как внеклеточный матрикс.

В внеклеточный матрикс (ECM) состоит в основном из коллагена, и различные каркасы на основе коллагена были протестированы на моделях SoC. Коллаген имеет тенденцию отделяться от микрофлюидный позвоночника во время культивирования из-за сокращения фибробласты. В одном исследовании была предпринята попытка решить эту проблему путем сравнения свойств коллагеновых каркасов из трех разных источников животных: свиной кожи, хвоста крысы и утиных лапок.[43] Другие исследования также столкнулись с проблемами отслоения из-за сокращения, что может быть проблематичным, учитывая, что процесс полной дифференциации кожи может занять до нескольких недель.[43] Проблем с сокращением удалось избежать, заменив коллагеновые каркасы на фибрин дермальный матрикс на основе, который не сжимался.[45] Больше дифференциация о формировании клеточных слоев также сообщалось в микрожидкостной культуре по сравнению с традиционной статической культурой, что согласуется с более ранними выводами об улучшении взаимодействий между клетками и клеткой и матрицей из-за динамической перфузии или повышенной проницаемости через интерстициальные пространства из-за давления непрерывной среды. поток.[46][47] Считается, что эта улучшенная дифференциация и рост отчасти являются результатом напряжение сдвига созданный градиент давления вдоль микроканал из-за потока жидкости,[48] которые также могут улучшить снабжение питательными веществами клеток, не прилегающих непосредственно к средний. В статических культурах, используемых в традиционных эквивалентах кожи, клетки получают питательные вещества в среде только посредством диффузии, тогда как динамическая перфузия может улучшить поток питательных веществ через интерстициальные пространства или промежутки между клетками.[48] Также было продемонстрировано, что эта перфузия улучшает образование плотного соединения роговой слой, жесткий внешний слой эпидермиса, который является основным препятствием для проникновения через поверхностный слой кожи.[49]

Динамическая перфузия также может улучшить жизнеспособность клеток, что продемонстрировано помещением коммерческого эквивалента кожи в микрофлюидную платформу, которая продлевает ожидаемую продолжительность жизни на несколько недель.[50] Это раннее исследование также продемонстрировало важность волосяных фолликулов в моделях кожного эквивалента. Волосяные фолликулы являются основным путем попадания в подкожный слой кремов для местного применения и других веществ, наносимых на поверхность кожи, что часто не учитывается в недавних исследованиях.[50]

В одном исследовании была разработана SoC, состоящая из трех слоев: эпидермис, дерма, и эндотелиальный слой, разделенный пористыми мембранами, для изучения отек, отек из-за накопления внеклеточной жидкости, обычная реакция на инфекцию или травму и важный шаг для восстановления клеток. Было продемонстрировано, что предварительное применение Dex, стероидный крем с противовоспалительными свойствами, уменьшил эту опухоль в SoC.[41]

Человек-на-чипе

Исследователи работают над созданием многоканальной трехмерной микрожидкостной системы культивирования клеток, которая разделяет микроокружения, в которых культивируются трехмерные клеточные агрегаты, имитирующие множество органов в организме.[51] Большинство моделей «орган на чипе» сегодня культивируют только один тип клеток, поэтому, даже если они могут быть действительными моделями для изучения функций целых органов, системное действие лекарства на организм человека не подтверждено.

В частности, был разработан интегрированный аналог культуры клеток (µCCA), который включал клетки легких, метаболизирующие лекарственные препараты. печень и жировые клетки. Клетки были связаны в двумерную жидкостную сеть с культуральной средой, циркулирующей в качестве заменителя крови, таким образом эффективно обеспечивая транспортную систему доставки питательных веществ, одновременно удаляя отходы из клеток.[52] «Разработка µCCA заложила основу для реалистичного in vitro фармакокинетический модель и предоставил интегрированный биомиметик система для культивирования нескольких типов клеток с высокой точностью в условиях in vivo », - заявляют С. Чжан и др. Они разработали микрожидкостную систему« человек-на-чипе », культивирующую четыре различных типа клеток для имитации четырех человеческих органов: печени, легких и других. почки и жир.[53] Они сосредоточились на разработке стандарта сыворотка -бесплатные питательные среды, которые будут полезны для всех типов клеток, включенных в устройство. Оптимизированные стандартные среды обычно нацелены на один конкретный тип клеток, в то время как для человека на чипе, очевидно, потребуется общая среда (CM). Фактически, они утверждают, что идентифицировали CM культуры клеток, которая при использовании для перфузии всех культур клеток в микрофлюидном устройстве поддерживает функциональные уровни клеток. Повышение чувствительности клеток, культивируемых in vitro, гарантирует работоспособность устройства или то, что любое лекарство, введенное в микроканалы, будет стимулировать идентичную физиологическую и метаболическую реакцию клеток образца, как и целые органы человека.

Благодаря более широкому развитию этого типа микросхем, Фармацевтические компании потенциально сможет измерить прямое влияние реакции одного органа на другой. Например, доставка биохимический вещества будут подвергаться скринингу, чтобы подтвердить, что даже если они могут принести пользу одному типу клеток, они не нарушают функции других. Эти органы, наверное, уже можно напечатать на 3D-принтере, но цена слишком высока. При разработке биомиметических устройств для всего тела устраняется серьезная оговорка, которую фармацевтические компании имеют в отношении органов на чипах, а именно изоляция органов.[нужна цитата ] По мере того, как эти устройства становятся все более доступными, сложность конструкции растет в геометрической прогрессии. Вскоре системы должны будут одновременно обеспечивать механическое возмущение и поток жидкости через сердечно-сосудистая система. «Все, что требует динамического контроля, а не просто статического, является проблемой», - говорит Такаяма из университет Мичигана.[54]

Замена испытаний на животных

На ранней стадии разработки лекарств модели на животных были единственным способом получения данных in vivo, которые могли бы предсказать фармакокинетические реакции человека. Однако эксперименты на животных длительны, дороги и противоречивы. Например, модели на животных часто подвергаются механическим или химическим методам, имитирующим человеческие травмы. Также существуют опасения по поводу достоверности таких моделей на животных из-за недостатка межвидовой экстраполяции.[55] Более того, модели на животных предлагают очень ограниченный контроль отдельных переменных, и сбор конкретной информации может быть затруднительным.

Следовательно, имитация физиологических реакций человека в модели in vitro должна быть сделана более доступной и должна обеспечивать контроль клеточного уровня в биологических экспериментах: биомиметические микрофлюидные системы могут заменить тестирование животных. Разработка биочипов на основе МЭМС, воспроизводящих сложные патологические реакции на уровне органов, может произвести революцию во многих областях, включая токсикологию и процесс разработки фармацевтических и косметических препаратов, основанных на испытаниях на животных и клинические испытания.[56]

Недавно были разработаны физиологические системы перфузии in vitro для обеспечения среды для культивирования клеток, близкой к среде клеток in vivo. Новые испытательные платформы, основанные на многокомпонентных перфузионных системах, вызвали значительный интерес в фармакологии и токсикологии. Он направлен на создание среды для культивирования клеток, близкой к ситуации in vivo, для более надежного воспроизводства. in vivo механизмы или процессы ADME, которые включают его абсорбцию, распределение, метаболизм и устранение. Перфузионные системы in vitro в сочетании с кинетическим моделированием являются многообещающими инструментами для изучения in vitro различных процессов, вовлеченных в токсикокинетику ксенобиотиков.

Усилия, предпринятые для разработки микропроцессорных систем клеточных культур, нацеленных на создание моделей, которые максимально точно воспроизводят аспекты человеческого тела и дают примеры, демонстрирующие их потенциальное использование при разработке лекарств, таких как определение синергетических взаимодействий лекарств, а также моделирование нескольких -органные метаболические взаимодействия. Многосекционные микрожидкостные устройства, особенно те, которые являются физическими представлениями физиологически обоснованных фармакокинетических (ПБПК ) модели, которые представляют массоперенос соединений в компартментных моделях организма млекопитающих, могут способствовать улучшению процесса разработки лекарств.

Математические фармакокинетические (PK) модели предназначены для оценки профилей концентрация-время в каждом органе на основе начальной дозы лекарственного средства. Такие математические модели могут быть относительно простыми, рассматривая тело как единый отсек, в котором распределение лекарства достигает быстрого равновесия после введения. Математические модели могут быть очень точными, если известны все задействованные параметры. Модели, сочетающие ПК или ПБПК модели с моделями PD могут предсказать зависящие от времени фармакологические эффекты лекарства. В настоящее время мы можем прогнозировать с помощью ПБПК моделирует ПК любого химического вещества в организме человека, почти из первых принципов. Эти модели могут быть очень простыми, например, статистические модели доза-реакция, или сложными, основанными на системной биологии, в зависимости от преследуемой цели и имеющихся данных. Все, что нам нужно для этих моделей, - это хорошие значения параметров интересующей молекулы.

Микрожидкостные системы культивирования клеток, такие как аналоги культур микроклеток (μCCA), могут использоваться в сочетании с моделями PBPK. Эти уменьшенные в масштабе устройства μCCA, также называемые устройствами «тело на чипе», могут имитировать взаимодействия нескольких тканей в условиях потока жидкости, близких к физиологическим, и с реалистичным соотношением размеров ткани к ткани. Данные, полученные с помощью этих систем, могут использоваться для проверки и уточнения механистических гипотез. Микрофабрикация устройств также позволяет нам разрабатывать их индивидуально и правильно масштабировать отсеки органов относительно друг друга.

Поскольку устройство может использоваться как с животными, так и с человеческими клетками, оно может облегчить межвидовую экстраполяцию. Используемые вместе с моделями PBPK, устройства позволяют оценивать эффективные концентрации, которые можно использовать для исследований с моделями животных или прогнозировать реакцию человека. При разработке многокомпонентных устройств изображения человеческого тела, такие как те, что используются в моделях PBPK, могут использоваться для руководства при проектировании устройства в отношении расположения камер и соединений жидкостных каналов для ускорения процесса разработки лекарств, что приводит к увеличению успеха в клинические испытания.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Мелинда Веннер Мойер, "Органы на чипе для более быстрой разработки лекарств", Scientific American 25 февраля 2011 г.
  2. ^ а б Ха Д., Гамильтон Г.А., Ингбер Д.Е. (декабрь 2011 г.). «От трехмерной клеточной культуры к органам на чипах». Тенденции в клеточной биологии. 21 (12): 745–54. Дои:10.1016 / j.tcb.2011.09.005. ЧВК  4386065. PMID  22033488.
  3. ^ а б c d Bhatia, Sangeeta N; Ингбер, Дональд Э (август 2014 г.). «Микрожидкостные органы-на-чипах». Природа Биотехнологии. 32 (8): 760–772. Дои:10.1038 / nbt.2989. ISSN  1087-0156. PMID  25093883.
  4. ^ а б c d е Хуанг, Ю; Уильямс, Джастин С.; Джонсон, Стивен М. (2012). «Срез мозга на чипе: возможности и проблемы применения микрофлюидных технологий к интактным тканям». Лаборатория на чипе. 12 (12): 2103–17. Дои:10.1039 / c2lc21142d. ISSN  1473-0197. PMID  22534786.
  5. ^ а б c Хампель, К. (01.10.2015). «Культуры органотипических срезов головного мозга: обзор». Неврология. 305: 86–98. Дои:10.1016 / j.neuroscience.2015.07.086. ISSN  0306-4522. ЧВК  4699268. PMID  26254240.
  6. ^ а б Чо, Сонджун; Вуд, Эндрю; Боулби, Марк (2007-03-01). «Срезы мозга как модели нейродегенеративных заболеваний и платформы для скрининга для выявления новых терапевтических средств». Современная нейрофармакология. 5 (1): 19–33. Дои:10.2174/157015907780077105. ЧВК  2435340. PMID  18615151.
  7. ^ Nance, E. A .; Вудворт, Г. Ф .; Матрос, К. А .; Shih, T.-Y .; Xu, Q .; Swaminathan, G .; Xiang, D .; Eberhart, C .; Хейнс, Дж. (29 августа 2012 г.). «Плотное покрытие из поли (этиленгликоля) улучшает проникновение крупных полимерных наночастиц в ткани мозга». Научная трансляционная медицина. 4 (149): 149ra119. Дои:10.1126 / scitranslmed.3003594. ISSN  1946-6234. ЧВК  3718558. PMID  22932224.
  8. ^ Stoppini, L .; Buchs, P.-A .; Мюллер, Д. (апрель 1991 г.). «Простой метод органотипических культур нервной ткани». Журнал методов неврологии. 37 (2): 173–182. Дои:10.1016 / 0165-0270 (91) 90128-м. ISSN  0165-0270. PMID  1715499.
  9. ^ Рамбани, Комал; Вукасинович, Елена; Глезер, Ари; Поттер, Стив М. (июнь 2009 г.). «Культивирование толстых срезов головного мозга: интерстициальная система трехмерной микроперфузии для повышения жизнеспособности». Журнал методов неврологии. 180 (2): 243–254. Дои:10.1016 / j.jneumeth.2009.03.016. ISSN  0165-0270. ЧВК  2742628. PMID  19443039.
  10. ^ Fan, Yantao; Нгуен, Дуонг Тхань; Акай, Ясемин; Сюй, Фэн; Акай, Метин (май 2016 г.). «Разработка чипа рака мозга для высокопроизводительного скрининга лекарств». Научные отчеты. 6 (1): 25062. Дои:10.1038 / srep25062. ISSN  2045-2322. ЧВК  4858657. PMID  27151082.
  11. ^ ван дер Хельм, Маринке В .; ван дер Меер, Андрис Д.; Эйкель, Ян К. Т.; ван ден Берг, Альберт; Сегеринк, Лоэс I (02.01.2016). «Микрожидкостная технология« орган на чипе »для исследования гематоэнцефалического барьера». Тканевые барьеры. 4 (1): e1142493. Дои:10.1080/21688370.2016.1142493. ISSN  2168-8370. ЧВК  4836466. PMID  27141422.
  12. ^ Griep, L.M .; Wolbers, F .; de Wagenaar, B .; ter Braak, P.M .; Weksler, B. B .; Romero, I.A .; Couraud, P.O .; Vermes, I .; ван дер Меер, А. Д. (06.09.2012). «BBB ON CHIP: микрофлюидная платформа для механической и биохимической модуляции функции гематоэнцефалического барьера». Биомедицинские микроустройства. 15 (1): 145–150. Дои:10.1007 / s10544-012-9699-7. ISSN  1387-2176. PMID  22955726.
  13. ^ Brown, Jacquelyn A .; Пенсабене, Вирджиния; Марков, Дмитрий А .; Олвардт, Ванесса; Нили, М. Диана; Ши, Минцзянь; Britt, Clayton M .; Hoilett, Orlando S .; Ян, Цин (сентябрь 2015 г.). «Воссоздание физиологии и структуры гематоэнцефалического барьера на чипе: новый нейроваскулярный микрофлюидный биореактор». Биомикрофлюидика. 9 (5): 054124. Дои:10.1063/1.4934713. ISSN  1932-1058. ЧВК  4627929. PMID  26576206.
  14. ^ Кеваль, Артур; Ghattamaneni, Nageswara R .; Perrault, Cécile M .; Гилл, Рэминдер; Мирзаи, Марьям; Маккинни, Р. Энн; Юнкер, Дэвид (2010). «Камерный и микрофлюидный зонд для микроперфузии органотипических срезов головного мозга». Лабораторный чип. 10 (3): 326–334. Дои:10.1039 / b916669f. ISSN  1473-0197. PMID  20091004.
  15. ^ Макнирни, Дональд; Qasaimeh, Mohammad A .; Юнкер, Дэвид (2018-01-26), «Микрожидкостный зонд для нейронной органотипической ткани мозга и перфузии клеток», Микрофлюидика открытого пространства: концепции, реализации, приложения, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, стр. 139–154, Дои:10.1002 / 9783527696789.ch8, ISBN  9783527696789
  16. ^ Пак, ДжиСу; Ли, Бо Кён; Чон, Ги Сок; Хён, Чон Гын; Ли, К. Джастин; Ли, Сан-Хун (2015). «Трехмерный мозг-на-чипе с интерстициальным уровнем потока и его применение в качестве модели болезни Альцгеймера in vitro». Лаборатория на чипе. 15 (1): 141–150. Дои:10.1039 / c4lc00962b. ISSN  1473-0197. PMID  25317977.
  17. ^ Йи, ЮнЁн; Пак, ДжиСу; Лим, Джэхо; Ли, К. Джастин; Ли, Сан-Хун (декабрь 2015 г.). «Центральная нервная система и ее модели заболеваний на чипе». Тенденции в биотехнологии. 33 (12): 762–776. Дои:10.1016 / j.tibtech.2015.09.007. ISSN  0167-7799. PMID  26497426.
  18. ^ Фернандес-Морейра, Ванеса; Песня, Бо; Шивагньянам, Венкатарагавалу; Шовен, Анн-Софи; Вандевивер, Кэролайн Д. Б.; Гийс, Мартин; Хеммиля, Илкка; Лер, Ханс-Антон; Бюнзли, Жан-Клод Г. (2010). «Биоконъюгированные люминесцентные спирали лантаноидов в виде мультиметок для обнаружения биомаркеров рака« лаборатория на чипе »». Аналитик. 135 (1): 42–52. Дои:10.1039 / b922124g. ISSN  0003-2654. PMID  20024180.
  19. ^ Сун, Чон Хван; Шулер, Майкл Л. (12 февраля 2009 г.). «Предотвращение образования пузырьков воздуха в микрожидкостной перфузионной системе культивирования клеток с использованием микромасштабной пузырьковой ловушки». Биомедицинские микроустройства. 11 (4): 731–738. Дои:10.1007 / s10544-009-9286-8. ISSN  1387-2176. PMID  19212816.
  20. ^ Налаянда Д.Д., Пулео С., Фултон В.Б., Шарп Л.М., Ван Т.Х., Абдулла Ф. (октябрь 2009 г.). «Микрожидкостная модель открытого доступа для функциональных исследований легких на границе раздела воздух-жидкость». Биомедицинские микроустройства. 11 (5): 1081–9. Дои:10.1007 / s10544-009-9325-5. PMID  19484389.
  21. ^ Ха Д., Мэтьюз Б. Д., Маммото А., Монтойя-Завала М., Синь Г. Ю., Ингбер Д. Э. (июнь 2010 г.). «Восстановление функций легких на уровне органов на чипе». Наука. 328 (5986): 1662–8. Bibcode:2010Sci ... 328.1662H. Дои:10.1126 / science.1188302. PMID  20576885.
  22. ^ Германнс М.И., Фукс С., Бок М., Венцель К., Майер Э., Кехе К., Биттингер Ф., Киркпатрик С.Дж. (апрель 2009 г.). «Первичная человеческая совместная модель альвеоло-капиллярной единицы для изучения механизмов повреждения периферических легких». Исследования клеток и тканей. 336 (1): 91–105. Дои:10.1007 / s00441-008-0750-1. PMID  19238447.
  23. ^ Franke WW, Borrmann CM, Grund C, Pieperhoff S (февраль 2006 г.). «Площадь прилегающих контактов, соединяющих клетки сердечной мышцы позвоночных. I. Молекулярное определение в интеркалированных дисках кардиомиоцитов с помощью иммуноэлектронной микроскопии десмосомных белков». Европейский журнал клеточной биологии. 85 (2): 69–82. Дои:10.1016 / j.ejcb.2005.11.003. PMID  16406610.
  24. ^ Ченг В., Клауке Н., Седжвик Х., Смит Г.Л., Купер Дж. М. (ноябрь 2006 г.). «Метаболический мониторинг электрически стимулированной единственной сердечной клетки в микрофлюидной платформе». Лаборатория на чипе. 6 (11): 1424–31. Дои:10.1039 / b608202e. PMID  17066165.
  25. ^ Вердич А.А., Лима Е.А., Иванов Б., Гес И., Андерсон М.Э., Виксво Дж. П., Бауденбахер Ф. Дж. (Август 2004 г.). «Микрожидкостное устройство для ограничения одиночного сердечного миоцита в субнанолитровом объеме на плоских микроэлектродах для регистрации внеклеточного потенциала». Лаборатория на чипе. 4 (4): 357–62. Дои:10.1039 / b315648f. PMID  15269804.
  26. ^ а б Гросберг А., Элфорд П. У., Маккейн М.Л., Паркер К.К. (декабрь 2011 г.). «Ансамбли инженерных тканей сердца для физиологических и фармакологических исследований: сердце на чипе». Лаборатория на чипе. 11 (24): 4165–73. Дои:10.1039 / c1lc20557a. ЧВК  4038963. PMID  22072288.
  27. ^ Алфорд П.В., Файнберг А.В., Шихи С.П., Паркер К.К. (май 2010 г.). «Биогибридные тонкие пленки для измерения сократимости сконструированной сердечно-сосудистой мышцы». Биоматериалы. 31 (13): 3613–21. Дои:10.1016 / j.biomaterials.2010.01.079. ЧВК  2838170. PMID  20149449.
  28. ^ "Почка на чипе, Основные моменты в химической биологии, RSC Publishing".
  29. ^ Круз Д., Белломо Р., Келлум Дж. А., де Кал М., Ронко С. (апрель 2008 г.). «Будущее экстракорпоральной поддержки». Реанимационная медицина. 36 (4 приложение): S243–52. Дои:10.1097 / CCM.0b013e318168e4f6. PMID  18382201.
  30. ^ Ронко С, Давенпорт А, Гура V (2011). «Будущее искусственной почки: переход к носимым и миниатюрным устройствам». Nefrologia: Publicacion Oficial de la Sociedad Espanola Nefrologia. 31 (1): 9–16. Дои:10.3265 / Nefrologia.pre2010.Nov.10758. PMID  21270908.
  31. ^ а б Матон А., Хопкинс Дж., Маклафлин К.В., Джонсон С., Уорнер М.К., ЛаХарт Д., Райт Дж. Д. (1993). Биология человека и здоровье. Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси.
  32. ^ Кеппен Б.М., Стэнтон Б.А. (2001). «Регулирование кислотно-щелочного баланса».. Почечная физиология (3-е изд.). Сент-Луис, Миссури: Mosby Inc.
  33. ^ Вайнберг Э., Кааземпур-Мофрад М., Боренштейн Дж. (Июнь 2008 г.). «Концепция и компьютерный дизайн биоискусственного нефрона-на-чипе». Международный журнал искусственных органов. 31 (6): 508–14. Дои:10.1177/039139880803100606. PMID  18609503.
  34. ^ Му Х, Чжэн В., Сяо Л., Чжан В., Цзян Х (апрель 2013 г.). «Разработка трехмерной сосудистой сети в гидрогеле для имитации нефрона». Лаборатория на чипе. 13 (8): 1612–8. Дои:10.1039 / c3lc41342j. PMID  23455642.
  35. ^ Итон, округ Колумбия, Пулер, JP (2009). Почечная физиология Вандера. Макгроу-Хилл.
  36. ^ Хаджар I, Котчен Т.А. (июль 2003 г.). «Тенденции распространенности, осведомленности, лечения и контроля гипертонии в Соединенных Штатах, 1988–2000». JAMA. 290 (2): 199–206. Дои:10.1001 / jama.290.2.199. PMID  12851274.
  37. ^ а б c Гюнтер А., Ясотаран С., Вагаон А., Лоховски С., Пинто С., Ян Дж., Лау С., Фойгтлендер-Больц Дж., Больц СС (сентябрь 2010 г.). «Микрожидкостная платформа для исследования структуры и функции мелких артерий». Лаборатория на чипе. 10 (18): 2341–9. Дои:10.1039 / c004675b. ЧВК  3753293. PMID  20603685.
  38. ^ Клабунде РЭ (2011). Концепции сердечно-сосудистой физиологии (2-е изд.). Липпинкотт, Уильямс и Уилкинс.
  39. ^ Мариеб Н., Хоэн К. (2006). Анатомия и физиология человека (7-е изд.).
  40. ^ Синдром геморрагического шока Эбола-на-чипе
  41. ^ а б Wufuer M, Lee G, Hur W, Jeon B, Kim BJ, Choi TH, Lee S (ноябрь 2016 г.). «Модель кожи на чипе, имитирующая воспаление, отек и лекарственное лечение». Научные отчеты. 6 (1): 37471. Bibcode:2016НатСР ... 637471W. Дои:10.1038 / srep37471. ЧВК  5116589. PMID  27869150.
  42. ^ Александр Ф.А., Эггерт С., Вист Дж. (Февраль 2018 г.). «Кожа на чипе: измерения трансэпителиального электрического сопротивления и внеклеточного подкисления с помощью автоматизированного интерфейса воздух-жидкость». Гены. 9 (2): 114. Дои:10.3390 / genes9020114. ЧВК  5852610. PMID  29466319.
  43. ^ а б c d Ли С., Джин С.П., Ким Ю.К., Сон Гай, Чунг Дж.Х., Сунг Дж.Х. (июнь 2017 г.). «Создание трехмерного многоклеточного микрожидкостного чипа для модели кожи in vitro». Биомедицинские микроустройства. 19 (2): 22. Дои:10.1007 / s10544-017-0156-5. PMID  28374277.
  44. ^ Song HJ, Lim HY, Chun W, Choi KC, Sung JH, Sung GY (декабрь 2017 г.). «Изготовление микрожидкостного кожного чипа без помпы из различных источников коллагена». Журнал промышленной и инженерной химии. 56: 375–381. Дои:10.1016 / j.jiec.2017.07.034.
  45. ^ а б Шрирам Г., Альберти М., Данчик И., Ву Б., Ву Р., Фенг З., Рамасами С., Биглиарди П.Л., Бильярди-Ци М., Ван З. (май 2018 г.). «Полнослойная человеческая кожа на чипе с улучшенным морфогенезом эпидермиса и барьерной функцией». Материалы сегодня. 21 (4): 326–340. Дои:10.1016 / j.mattod.2017.11.002.
  46. ^ Бхатия С.Н., Ингбер Д.Е. (август 2014 г.). «Микрожидкостные органы-на-чипах». Природа Биотехнологии. 32 (8): 760–72. Дои:10.1038 / nbt.2989. PMID  25093883.
  47. ^ Мохаммади М.Х., Хейдари Араги Б., Бейдаги В., Герали А., Моради Ф., Джафари П., Джанмалеки М., Валенте К.П., Акбари М., Санати-Нежад А. (октябрь 2016 г.). «Платформы« орган на кристалле »: моделирование кожных заболеваний с использованием комбинированной тканевой инженерии и микрофлюидных технологий (Adv. Healthcare Mater. 19/2016)». Передовые медицинские материалы. 5 (19): 2454. Дои:10.1002 / adhm.201670104.
  48. ^ а б О'Нил А.Т., Монтейро-Ривьер Н.А., Уокер Г.М. (март 2008 г.). «Характеристика микрофлюидных культур эпидермальных кератиноцитов человека». Цитотехнология. 56 (3): 197–207. Дои:10.1007 / s10616-008-9149-9. ЧВК  2553630. PMID  19002858.
  49. ^ Рамадан Кью, Тинг ФК (май 2016 г.). «Микрофизиологическая иммунокомпетентная модель кожи человека in vitro». Лаборатория на чипе. 16 (10): 1899–908. Дои:10.1039 / C6LC00229C. PMID  27098052.
  50. ^ а б Атач Б., Вагнер И., Хорланд Р., Лаустер Р., Маркс Ю., Тоневицкий А.Г., Азар Р.П., Линднер Г. (сентябрь 2013 г.). «Кожа и волосы на кристалле: модели кожи in vitro в сравнении с поддержанием тканей ex vivo с динамической перфузией». Лаборатория на чипе. 13 (18): 3555–61. Дои:10.1039 / c3lc50227a. PMID  23674126.
  51. ^ Луни С., Серена Е., Эльвассор Н. (февраль 2014 г.). «Human-on-chip для развития терапии и фундаментальной науки». Текущее мнение в области биотехнологии. 25: 45–50. Дои:10.1016 / j.copbio.2013.08.015. PMID  24484880.
  52. ^ Виравайдья К., Шулер М.Л. (2004). «Включение клеток 3T3-L1 для имитации биоаккумуляции в устройстве аналога микромасштабной культуры клеток для исследований токсичности». Прогресс биотехнологии. 20 (2): 590–7. Дои:10.1021 / bp034238d. PMID  15059006.
  53. ^ Чжан Ц., Чжао З., Абдул Рахим Н.А., ван Ноорт Д., Ю Х. (ноябрь 2009 г.). «На пути к человеку-на-чипе: культивирование нескольких типов клеток на чипе с разделенными микросредами». Лаборатория на чипе. 9 (22): 3185–92. Дои:10.1039 / b915147h. PMID  19865724.
  54. ^ Бейкер М (март 2011 г.). «Тканевые модели: живая система на чипе». Природа. 471 (7340): 661–5. Bibcode:2011Натура.471..661Б. Дои:10.1038 / 471661a. PMID  21455183.
  55. ^ Робертс И., Кван И., Эванс П., Хейг С. (февраль 2002 г.). «Информируют ли эксперименты на животных о здоровье человека? Наблюдения из систематического обзора международных экспериментов на животных по реанимации жидкости». BMJ (под ред. Клинических исследований). 324 (7335): 474–6. Дои:10.1136 / bmj.324.7335.474. ЧВК  1122396. PMID  11859053.
  56. ^ ван де Штольпе А., ден Тундер Дж. (сентябрь 2013 г.). "Отчет о заседании семинара" Органы на чипах: модели болезней человека ". Лаборатория на чипе. 13 (18): 3449–70. Дои:10.1039 / c3lc50248a. PMID  23645172.

внешняя ссылка