Для руководства терапии рака, Устройство быстро проверяет препараты на опухолевой ткани: Недорогой 3-D-распечатаны микрофлюидика устройство может быть использовано для персонализации лечения рака

Исследователи MIT имеют 3-D печатается новое устройство, которое имитирует микрофлюидику лечения рака на биопсию ткани опухоли, поэтому врачи могут лучше изучить, как отдельные пациенты будут реагировать на различные терапии - до введения однократной дозы.

Тестирование лечения рака сегодня в основном зависит от проб и ошибок; пациенты могут пройти несколько трудоемких и труднопереносимых методов лечения в поисках того, который работает.. Последние инновации в области фармацевтических разработок включают выращивание искусственных опухолей для тестирования лекарств на конкретные типы рака.. Но на создание этих моделей уходят недели, и они не учитывают биологический состав отдельного пациента., что может повлиять на эффективность лечения.

Исследователи MIT имеют 3-D напечатала новое микрофлюидальное устройство, которое имитирует методы лечения рака на биопсию ткани опухоли - и сохраняет ткани живых в течение нескольких дней - так врачи могут лучше изучить, как отдельные пациенты будут реагировать на различные терапии.

Предоставлено исследователей

Устройство исследователей, который может быть напечатан примерно один час, чип немного больше, чем четверть, с тремя цилиндрическими «дымоходами» поднимается с поверхности. Эти порты используются для ввода и слива жидкостей, а также удалить нежелательные воздушные пузыри. Фрагменты опухоли биопсии, помещают в камеру, соединенную с сетью каналов, которые обеспечивают жидкости - содержащие, например, иммунотерапия агенты или иммунные клетки - к ткани. Клиницисты могут использовать различные методы визуализации, чтобы увидеть, как ткань реагирует на наркотики.

Ключевая особенность использует новый биосовместимый полимер - традиционно используется для применения в стоматологии - которые могут поддерживать долгосрочное выживание биопсии ткани. Хотя предыдущие 3-D печатных микрофлюидики провели обещание для тестирования на наркотики, химические вещества в их смолы обычно убивают клетки быстро. Исследователи захватили флуоресцентной микроскопии изображения, которые показывают их устройство, называется анализ платформы опухоли (НАЖМИТЕ), хранится более 90 процент опухолевой ткани в живых в течение по крайней мере, 72 часов, и потенциально намного больше.

Поскольку 3-D печататься устройство легко и дешево изготовить, она может быть быстро реализованы в клинических условиях, Исследователи говорят,. Врачи могли, например, распечатать мультиплексированное устройство, которое может поддерживать несколько образцы опухоли параллельно, для того, чтобы моделировать взаимодействий между фрагментами опухоли и много различных препаратов, одновременно, для одного пациента.

«Люди в любой точке мира может напечатать наш дизайн. Вы можете представить себе будущее, в котором ваш врач будет иметь 3-D принтер с и может распечатывать устройства по мере необходимости,«Говорит Луис Фернандо Веласкес-Гарсиа, исследователь в технологических лабораториях микросистем и соавтор на бумаге описания устройства, которая появляется в декабрьском номере Журнал микроэлектромеханических систем. «Если кто-то имеет рак, Вы можете взять немного ткани в нашем устройстве, и держать опухоль в живых, запускать несколько тестов параллельно и выяснить, что будет работать лучше всего с биологической косметикой пациента. А затем реализовать, что лечение у пациента «.

Перспективное применение тестирует иммунотерапию, новый метод лечения с использованием некоторых лекарств, чтобы увеличить скорость иммунной системы пациента, чтобы помочь ему в борьбе с раком. (В этом году Нобелевская премия по физиологии и медицине была присуждена двум исследователям иммунотерапии, которые разработали препараты, которые блокируют определенные белки от предотвращения иммунной системы от нападения на раковые клетки.) Устройство исследователей может помочь врачам лучше определить процедуры, в которой человек, скорее всего, ответит.

«Иммунотерапия процедура была специально разработана для целевых молекулярных маркеров, найденных на поверхности раковых клеток. Это помогает гарантировать, что лечение вызывает нападение на рак непосредственно при ограничении негативного воздействия на здоровые ткани. тем не мение, рак каждого индивида выражает уникальный спектр поверхностных молекул - как таковой, это может быть трудно предсказать, кто будет реагировать на лечение которых. Наше устройство использует фактическую ткань человека, так идеально подходит для иммунотерапии,»Говорит первый автор Эшли Беквит SM '18, выпускником научный сотрудник исследовательской группы Веласкес-Гарсии.

Соавтор на бумаге Jeffrey T. Borenstein, исследователь Draper.

Поддерживающие клетки

Microfluidics устройства традиционно изготавливаются с помощью micromolding, с использованием резиноподобного материала под названием полидиметилсилоксан (PDMS). Эта техника, тем не мение, не подходят для создания трехмерной сети функций - такие, как тщательно размер каналы жидкости - которые имитируют методы лечения рака на живые клетки. Вместо, исследователи обратились к 3-D печати для изготовления тонкой признакам устройство «монолитно» - это означает, печать объекта все на одном дыхании, без необходимости сборки отдельных частей.

Сердце устройства является его смолой. После экспериментов с многочисленными смолами в течение нескольких месяцев, исследователи высадились наконец на Pro3dure GR-10, который в основном используется для изготовления каппы, которые защищают от зубов помола. Материал почти столь же прозрачный, как стекло, имеет едва ли какие-либо поверхностные дефекты, и могут быть распечатаны в очень высоком разрешении. А также, важно, как исследователи определили, это не воздействует отрицательно на выживаемость клеток.

Команда подвергают смолу испытанию на цитотоксичность в 96-часовой, собой анализ, который подвергает клетку к печатному материалу и измеряет, как токсичные, что материал к клеткам. После 96 часов, клетки в материале все еще ноги. «При печати некоторых из этих материалов смолы, они выделяют химические вещества, которые беспорядок с клетками и убивают их. Но это не делает этого,»Веласкес-Гарсия говорит. "Насколько мне известно, нет никакого другого материала для печати, который приближается к этой степени инертности. Это как если материал не существует «.

Установка ловушек

Два других ключевых новшеств на устройстве, являются «пузырь ловушки» и «опухоль ловушку.» Измельчитель жидкости в таком устройстве создает пузырьки, которые могут нарушить эксперимент или взрыв, выпуская воздух, который разрушает ткань опухоли.

Чтобы исправить это, исследователи создали пузырь ловушку, толстый «дымоход» поднимается из канала для текучей среды в резьбовое отверстие, через которое воздух выходит. Жидкость - в том числе различных средств массовой информации, флуоресцентные маркеры, или лимфоциты - получает вводят во входное отверстие, прилегающей к ловушке. Жидкость поступает через впускное отверстие и проходит мимо ловушки, где пузырьки в подъеме жидкости вверх через резьбовой порт и из устройства. Жидкость затем направляется вокруг небольшого разворота в камеру опухоли, где она течет через и вокруг фрагмента опухоли.

Эта камера с опухолью захвата находится на пересечении большего входного канала и четыре меньших каналов на выходе. фрагменты опухоли, меньше, чем 1 миллиметр через, вводят во впускной канал с помощью пузырьковой ловушки, который помогает удалить пузырьки введены при загрузке. Когда жидкость протекает через устройство от входного порта, опухоль направляется вниз по течению к ловушке опухоли, где фрагмент попадается. Жидкость продолжает путешествовать по выходным каналам, которые слишком малы для опухоли, чтобы поместиться внутри, и стекает из устройства. Непрерывный поток жидкости удерживает фрагмент опухоли на месте и постоянно пополняет питательные вещества для клеток.

«Потому что наше устройство 3-D печататься, мы были в состоянии сделать геометрии, которые мы хотели, в материалах мы хотели, для достижения эффективности мы хотели, вместо того, чтобы скомпрометировать между тем, что был разработан и то, что можно было бы реализовать, - которые, как правило, происходит при использовании стандартных микроструктур,«Веласкес-Гарсиа говорит. Он добавляет, что 3-D печать в скором время может стать основным методом производства для микрофлюидики и других микросистем, которые требуют сложных конструкций.

В этом эксперименте, исследователи показали, что они могли бы сохранить фрагмент опухоли живыми и контролировать жизнеспособность тканей в режиме реального времени с флуоресцентными маркерами, которые делают свечение ткани. следующий, исследователи стремятся проверить, как фрагменты опухоли реагировать на реальные терапии.

«Традиционные PDMS не могут сделать структуры, необходимой для этой среды в пробирке, которые могут сохранить фрагменты опухоли в живых в течение значительного периода времени,»Говорит Роджер Хау, профессор электротехники в Стэнфордском университете, который не принимал участия в исследовании. «Что теперь можно сделать очень сложные жидкостные камеры, что позволит более реалистичные среды для тестирования из различных препаратов на опухоли быстро, и, возможно, в клинических условиях, является важным вкладом «.

Хау также похвалили исследователь за то, беготню в поиске нужной смолы и дизайна для других, чтобы построить на. «Они должны быть зачислены для ввода этой информации там ... потому что [предварительно] не было знание, есть ли у вас материалы или технологии печати, чтобы сделать это возможным," он говорит. Теперь «это демократичная технология.»

Источник: HTTP://news.mit.edu, Роб Мэтисон