Die Forscher haben eine dreidimensionale entwickelt “Organ-on-a-Chip,” die es ermöglicht, in Echtzeit die kontinuierliche Überwachung von Zellen, und könnte verwendet werden, um neue Behandlungen für Krankheiten zu entwickeln, während die Zahl der Tiere in der Forschung zu reduzieren.

Das Gerät, die aus einem weichen, schwammartigen Material hergestellt Zellen in einem 3-D-Transistor enthält durch nativer Gewebestruktur inspiriert, gibt die Möglichkeit, Wissenschaftler Zellen und Gewebe auf neue Weise zu studieren. Durch die Aktivierung Zellen in drei Dimensionen wachsen, das Gerät genauer imitiert die Art und Weise, die Zellen im Körper wachsen.

Foto: Universität von Cambridge

Die Forscher, von der University of Cambridge führte, sagt ihr Gerät kann mehrere Arten von Organen-a Leber-on-a-Chip oder einem Herz-on-a-Chip zu erzeugen, modifiziert werden,, zum Beispiel-was letztendlich zu einer Karosserie auf einem Chip, wie verschiedene Behandlungen als Ganzes beeinflussen den Körper würde simulieren.

Ihr Ergebnisse werden in der Zeitschrift berichtet Wissenschaft Fortschritte.

Traditionell, biologische Studien waren (und noch sind) in Petrischalen durchgeführt, wo bestimmte Arten von Zellen werden auf einer flachen Oberfläche aufgewachsen. Während viele der medizinischen Fortschritte seit den 1950er Jahren gemacht, einschließlich der Polio-Impfstoff, haben in Petrischalen entstanden, diese zweidimensionalen Umgebungen repräsentieren nicht genau die nativen dreidimensionalen Umgebungen von menschlichen Zellen, und kann auf irreführende Informationen und Ausfälle von Arzneimitteln in klinischen Studien führen.

„Zweidimensionale Zellmodelle haben die wissenschaftliche Gemeinschaft gut bedient, aber wir müssen jetzt zu dreidimensionalen Zellmodellen bewegen, um die nächste Generation von Therapien zu entwickeln,“Sagte Róisín Owens, von Cambridge Department of Chemical Engineering und Biotechnologie, und die Studie leitende Autor.

„Dreidimensionale Zellkulturen können wir neue Therapien zu identifizieren und wissen, welche zu vermeiden, wenn wir sie genau überwachen können,„Said Charalampos Pitsalidis, ein Postdoc-Forscher im Department of Chemical Engineering & Biotechnologie, und die Studie der erste Autor.

Jetzt, 3-D Zell- und Gewebekulturen sind ein aufstrebendes Gebiet der biomedizinischen Forschung, so dass die Wissenschaftler die Physiologie des menschlichen Organen und Geweben in einer Weise zu studieren, die nicht möglich gewesen, vor. jedoch, während diese 3-D-Kulturen erzeugt werden, Technologie, die hat ihre Funktionalität in Echtzeit bewertet wurde genau nicht gut ausgebautes.

„Die Mehrheit der Zellen in unserem Körper kommunizieren miteinander durch elektrische Signale, so, um Zellkulturen im Labor zu überwachen, wir müssen Elektroden, um sie befestigen,“Sagte Owens. "Jedoch, Elektroden sind ziemlich klobig und schwer zu befestigen an Zellkulturen, so haben wir uns entschlossen, das Ganze auf den Kopf und legte die Zellen innerhalb der Elektrode zu drehen.“

Das Gerät, die Owens und ihre Kollegen, entwickelt auf ein basiert “Gerüst” aus einem leitfähigen Polymerschwamm, konfiguriert, um in einem elektrochemischen Transistor. Die Zellen werden im Gerüst gezüchtet und die gesamte Vorrichtung wird dann in einem Kunststoffschlauch, wo die notwendigen Nährstoffe für die Zellen einströmen können platziert. Die Verwendung der weichen, Schwammelektrode anstelle einer herkömmlichen starren Metallelektrode sorgt für eine natürliche Umgebung für die Zellen und ist für den Erfolg der Organ on-Chip-Technologie Schlüssel in der Reaktion eines Organs auf verschiedene Reize Vorhersage.

Andere Organ auf einem Chip benötigen Vorrichtungen vollständig auseinander genommen, um werden, um die Funktion der Zellen zu überwachen,, aber da das Cambridge-LED-Design ermöglicht eine Echtzeit-kontinuierliche Überwachung, es ist möglich, längerfristige Experimente zu den Auswirkungen verschiedener Krankheiten durchzuführen und möglicher Behandlungen.

„Mit diesem System, wir können das Wachstum des Gewebes überwachen, und seine Gesundheit in Reaktion auf externe Drogen oder Toxine,“Sagte Pitsalidis. „Abgesehen von der Toxikologie-Tests, wir können auch eine bestimmte Krankheit im Gewebe induzieren, und studieren die Schlüsselmechanismen in dieser Erkrankung beteiligt sind oder die richtigen Behandlungen entdecken.“

Die Forscher planen ihr Gerät zu verwenden, eine entwickeln “gut-on-a-chip” und hänge es an a “Gehirn-on-a-Chip” um im Rahmen des IMBIBE-Projekts die Beziehung zwischen Darmmikrobiom und Gehirnfunktion zu untersuchen.

Quelle: www.laborequipment.com, von der University of Cambridge