สมัครตอนนี้

เข้าสู่ระบบ

ลืมรหัสผ่าน

ลืมรหัสผ่านของคุณ? กรุณากรอกอีเมลของคุณ. คุณจะได้รับลิงค์และจะสร้างรหัสผ่านใหม่ทางอีเมล.

เพิ่มโพสต์

คุณต้องเข้าสู่ระบบเพื่อเพิ่มโพสต์ .

เพิ่มคำถาม

คุณต้องเข้าสู่ระบบเพื่อถามคำถาม.

เข้าสู่ระบบ

สมัครตอนนี้

ยินดีต้อนรับสู่ Scholarsark.com! การลงทะเบียนของคุณจะอนุญาตให้คุณเข้าถึงโดยใช้คุณสมบัติเพิ่มเติมของแพลตฟอร์มนี้. สอบถามได้ค่ะ, บริจาคหรือให้คำตอบ, ดูโปรไฟล์ของผู้ใช้รายอื่นและอีกมากมาย. สมัครตอนนี้!

เพื่อเป็นแนวทางการรักษามะเร็ง, อุปกรณ์ทดสอบยาอย่างรวดเร็วบนเนื้อเยื่อเนื้องอก: อุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิกส์ที่พิมพ์ 3 มิติราคาไม่แพงสามารถนำมาใช้เพื่อปรับแต่งการรักษามะเร็งได้

นักวิจัยของ MIT ได้พิมพ์อุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิกส์แบบใหม่ 3 มิติที่จำลองการรักษามะเร็งบนเนื้อเยื่อเนื้องอกที่ตัดชิ้นเนื้อ, เพื่อให้แพทย์สามารถตรวจสอบได้ดีขึ้นว่าผู้ป่วยแต่ละรายจะตอบสนองต่อการรักษาที่แตกต่างกันอย่างไร ก่อนที่จะให้ยาเพียงครั้งเดียว.

การทดสอบการรักษามะเร็งในปัจจุบันอาศัยการลองผิดลองถูกเป็นส่วนใหญ่; ผู้ป่วยอาจได้รับการบำบัดที่ใช้เวลานานและยากต่อการรักษาหลายครั้ง เพื่อให้ได้การบำบัดที่ได้ผล. นวัตกรรมล่าสุดในการพัฒนายาเกี่ยวข้องกับการปลูกเนื้องอกเทียมเพื่อทดสอบยากับมะเร็งบางชนิด. แต่แบบจำลองเหล่านี้ใช้เวลาหลายสัปดาห์ในการเติบโต และไม่คำนึงถึงองค์ประกอบทางชีววิทยาของผู้ป่วยแต่ละราย, ซึ่งอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพการรักษาได้.

นักวิจัยของ MIT ได้พิมพ์แบบ 3 มิติด้วยอุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิกแบบใหม่ที่จำลองการรักษามะเร็งในเนื้อเยื่อเนื้องอกที่ตัดชิ้นเนื้อ และช่วยให้เนื้อเยื่อมีชีวิตอยู่ได้หลายวัน เพื่อให้แพทย์สามารถตรวจสอบได้ดีขึ้นว่าผู้ป่วยแต่ละรายจะตอบสนองต่อการรักษาที่แตกต่างกันอย่างไร.
ได้รับความอนุเคราะห์จากนักวิจัย

อุปกรณ์ของผู้วิจัย, ซึ่งสามารถพิมพ์ได้ภายในเวลาประมาณหนึ่งชั่วโมง, เป็นชิปที่มีขนาดใหญ่กว่าหนึ่งในสี่เล็กน้อย, โดยมี “ปล่องไฟ” ทรงกระบอก 3 ปล่องลอยขึ้นมาจากพื้นผิว. เหล่านี้เป็นพอร์ตที่ใช้ในการป้อนและระบายของเหลว, พร้อมทั้งขจัดฟองอากาศที่ไม่พึงประสงค์. ชิ้นส่วนเนื้องอกที่ตัดชิ้นเนื้อจะถูกวางไว้ในห้องที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายของช่องที่ส่งของเหลวซึ่งประกอบด้วย, parser สังเกตวิดีโอคำบรรยาย, สารกระตุ้นภูมิคุ้มกันหรือเซลล์ภูมิคุ้มกัน — ไปยังเนื้อเยื่อ. แพทย์สามารถใช้เทคนิคการถ่ายภาพต่างๆ เพื่อดูว่าเนื้อเยื่อตอบสนองต่อยาอย่างไร.

คุณลักษณะสำคัญคือการใช้เรซินที่เข้ากันได้ทางชีวภาพชนิดใหม่ ซึ่งแต่เดิมใช้สำหรับการใช้งานทางทันตกรรม ซึ่งสามารถรองรับการอยู่รอดของเนื้อเยื่อที่ตัดชิ้นเนื้อได้ในระยะยาว. แม้ว่าไมโครฟลูอิดิกส์ที่พิมพ์แบบ 3 มิติก่อนหน้านี้เคยสัญญาว่าจะทำการทดสอบยาก็ตาม, สารเคมีในเรซินมักจะฆ่าเซลล์อย่างรวดเร็ว. นักวิจัยได้จับภาพกล้องจุลทรรศน์เรืองแสงที่แสดงอุปกรณ์ของพวกเขา, เรียกว่าแพลตฟอร์มการวิเคราะห์เนื้องอก (แตะ), เก็บไว้มากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ของเนื้อเยื่อเนื้องอกมีชีวิตอยู่ได้อย่างน้อย 72 ชั่วโมง, และอาจนานกว่านั้นมาก.

เพราะอุปกรณ์การพิมพ์ 3 มิตินั้นง่ายต่อการประดิษฐ์และราคาถูก, มันสามารถนำไปใช้อย่างรวดเร็วในการตั้งค่าทางคลินิก, นักวิจัยกล่าวว่า. แพทย์ก็ได้, parser สังเกตวิดีโอคำบรรยาย, พิมพ์อุปกรณ์มัลติเพล็กซ์ที่สามารถรองรับตัวอย่างเนื้องอกหลายตัวอย่างพร้อมกัน, เพื่อสร้างแบบจำลองปฏิสัมพันธ์ระหว่างชิ้นส่วนเนื้องอกและยาหลายชนิด, พร้อมกัน, สำหรับผู้ป่วยรายเดียว.

“ผู้คนจากทุกที่ในโลกสามารถพิมพ์งานออกแบบของเราได้. คุณสามารถจินตนาการถึงอนาคตที่แพทย์ของคุณจะมีเครื่องพิมพ์ 3 มิติและสามารถพิมพ์อุปกรณ์ได้ตามต้องการ,” หลุยส์ เฟอร์นันโด เบลาสเกซ-การ์เซีย กล่าว, นักวิจัยใน Microsystems Technology Laboratories และผู้ร่วมเขียนบทความเกี่ยวกับอุปกรณ์, ซึ่งปรากฏในฉบับเดือนธันวาคมของ วารสารระบบเครื่องกลไฟฟ้าจุลภาค. “ถ้าใครเป็นมะเร็ง, คุณสามารถใช้ทิชชู่เล็กน้อยในอุปกรณ์ของเราได้, และรักษาเนื้องอกให้คงอยู่, เพื่อทำการทดสอบหลายรายการพร้อมกัน และหาคำตอบว่าอะไรจะได้ผลดีที่สุดกับลักษณะทางชีววิทยาของผู้ป่วย. แล้วจึงนำการรักษานั้นไปปฏิบัติในผู้ป่วย”

แอปพลิเคชั่นที่น่าหวังคือการทดสอบภูมิคุ้มกันบำบัด, วิธีการรักษาแบบใหม่โดยใช้ยาบางชนิดเพื่อปรับปรุงระบบภูมิคุ้มกันของผู้ป่วยเพื่อช่วยต่อสู้กับโรคมะเร็ง. (รางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ในปีนี้ มอบให้กับนักวิจัยด้านภูมิคุ้มกันบำบัด 2 คน ซึ่งออกแบบยาที่ขัดขวางโปรตีนบางชนิดไม่ให้ระบบภูมิคุ้มกันโจมตีเซลล์มะเร็ง) อุปกรณ์ของนักวิจัยสามารถช่วยให้แพทย์ระบุวิธีการรักษาที่แต่ละบุคคลมีแนวโน้มที่จะตอบสนองได้ดีขึ้น.

“การรักษาด้วยภูมิคุ้มกันได้รับการพัฒนาโดยเฉพาะเพื่อกำหนดเป้าหมายเครื่องหมายระดับโมเลกุลที่พบบนพื้นผิวของเซลล์มะเร็ง. ซึ่งช่วยให้แน่ใจว่าการรักษาจะกระตุ้นให้เกิดการโจมตีมะเร็งโดยตรง ในขณะเดียวกันก็จำกัดผลกระทบด้านลบต่อเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดี. อย่างไรก็ตาม, มะเร็งของแต่ละคนแสดงออกถึงโมเลกุลบนพื้นผิวที่แตกต่างกันออกไป เช่นนี้, อาจเป็นเรื่องยากที่จะคาดเดาว่าใครจะตอบสนองต่อการรักษาแบบใด. อุปกรณ์ของเราใช้เนื้อเยื่อจริงของบุคคล, เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการบำบัดด้วยภูมิคุ้มกัน,” ผู้เขียนคนแรก Ashley Beckwith SM '18 กล่าว, นักวิจัยระดับบัณฑิตศึกษาในกลุ่มวิจัยของ Velásquez-García.

ผู้ร่วมเขียนบทความนี้คือ Jeffrey T. บอเรนสไตน์, นักวิจัยจาก Draper.

รองรับเซลล์

อุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิกส์มักผลิตขึ้นโดยการปั้นแบบไมโครมอลดิ้ง, โดยใช้วัสดุคล้ายยางที่เรียกว่าโพลีไดเมทิลไซลอกเซน (พีดีเอ็มเอส). เทคนิคนี้, อย่างไรก็ตาม, ไม่เหมาะสำหรับการสร้างเครือข่ายลักษณะสามมิติ เช่น ช่องของเหลวที่มีขนาดระมัดระวัง ซึ่งเลียนแบบการรักษามะเร็งในเซลล์ที่มีชีวิต. แทนที่, นักวิจัยหันมาใช้การพิมพ์ 3 มิติเพื่อสร้างอุปกรณ์ที่มีคุณสมบัติพิเศษ “แบบเสาหิน” ซึ่งหมายถึงการพิมพ์วัตถุทั้งหมดในครั้งเดียว, โดยไม่ต้องประกอบชิ้นส่วนแยกกัน.

หัวใจของอุปกรณ์คือเรซิน. หลังจากทดลองใช้เรซินจำนวนมากเป็นเวลาหลายเดือน, ในที่สุดนักวิจัยก็มาถึง Pro3dure GR-10, ซึ่งใช้เป็นหลักในการทำฟันยางที่ป้องกันการนอนกัดฟัน. วัสดุมีความโปร่งใสเกือบเท่ากับกระจก, แทบไม่มีตำหนิที่พื้นผิวเลย, และสามารถพิมพ์ด้วยความละเอียดสูงมาก. และ, ที่สำคัญ, ตามที่ผู้วิจัยกำหนด, มันไม่ส่งผลเสียต่อการอยู่รอดของเซลล์.

ทีมงานได้นำเรซินไปทดสอบความเป็นพิษต่อเซลล์เป็นเวลา 96 ชั่วโมง, การทดสอบที่ทำให้เซลล์สัมผัสกับวัสดุที่พิมพ์ออกมา และวัดว่าวัสดุนั้นเป็นพิษต่อเซลล์อย่างไร. หลังจาก 96 ชั่วโมง, เซลล์ในวัสดุยังคงเตะอยู่. “เมื่อคุณพิมพ์วัสดุเรซินอื่นๆ เหล่านี้, พวกมันปล่อยสารเคมีที่รบกวนเซลล์และฆ่าพวกมัน. แต่นี่ไม่ได้ทำอย่างนั้น,เวลาสเกซ-การ์เซีย กล่าว. “เท่าที่ข้าพเจ้าทราบ, ไม่มีวัสดุพิมพ์อื่นใดที่ใกล้เคียงกับความเฉื่อยระดับนี้. ราวกับว่าไม่มีวัสดุอยู่ที่นั่น”

วางกับดัก

นวัตกรรมสำคัญอีกสองประการบนอุปกรณ์นี้คือ “กับดักฟอง” และ “กับดักเนื้องอก” ของเหลวที่ไหลเข้าไปในอุปกรณ์ดังกล่าวจะสร้างฟองอากาศที่อาจขัดขวางการทดลองหรือการระเบิดได้, ปล่อยอากาศที่ทำลายเนื้อเยื่อเนื้องอก.

เพื่อแก้ไขปัญหานั้น, นักวิจัยได้สร้างกับดักฟองสบู่ขึ้นมา, “ปล่องไฟ” อ้วน ๆ ที่เพิ่มขึ้นจากช่องของไหลไปสู่ช่องเกลียวซึ่งอากาศจะหลบหนีออกไป. ของไหล — รวมไปถึงสื่อต่างๆ, เครื่องหมายเรืองแสง, หรือลิมโฟไซต์ - ถูกฉีดเข้าไปในช่องทางเข้าที่อยู่ติดกับกับดัก. ของเหลวจะไหลผ่านช่องทางเข้าและไหลผ่านกับดัก, โดยที่ฟองอากาศในของเหลวจะลอยขึ้นมาทางพอร์ตเกลียวและออกจากอุปกรณ์. จากนั้นของเหลวจะถูกส่งไปยังยูเทิร์นเล็กๆ เข้าไปในห้องของเนื้องอก, โดยที่มันไหลผ่านและรอบๆ ชิ้นส่วนของเนื้องอก.

ห้องดักจับเนื้องอกนี้ตั้งอยู่ที่จุดตัดของช่องทางเข้าที่ใหญ่กว่าและช่องทางออกที่เล็กกว่าสี่ช่อง. เศษเนื้องอก, น้อยกว่า 1 มิลลิเมตร, ถูกฉีดเข้าไปในช่องทางเข้าผ่านทางกับดักฟอง, ซึ่งช่วยขจัดฟองอากาศที่เกิดขึ้นขณะโหลด. ขณะที่ของไหลไหลผ่านอุปกรณ์จากช่องทางเข้า, เนื้องอกจะถูกนำทางไปยังกับดักเนื้องอก, ที่ซึ่งชิ้นส่วนนั้นถูกจับได้. ของไหลยังคงเคลื่อนที่ไปตามช่องทางออก, ซึ่งเล็กเกินกว่าที่เนื้องอกจะเข้าไปข้างในได้, และระบายออกจากเครื่อง. การไหลของของเหลวอย่างต่อเนื่องช่วยให้ชิ้นส่วนของเนื้องอกอยู่กับที่และเติมสารอาหารให้กับเซลล์อย่างต่อเนื่อง.

“เพราะอุปกรณ์ของเราพิมพ์แบบ 3 มิติ, เราสามารถสร้างรูปทรงเรขาคณิตที่เราต้องการได้, ในวัสดุที่เราต้องการ, เพื่อให้บรรลุผลการปฏิบัติงานที่เราต้องการ, แทนที่จะประนีประนอมระหว่างสิ่งที่ได้รับการออกแบบและสิ่งที่สามารถนำไปใช้ได้ ซึ่งโดยทั่วไปจะเกิดขึ้นเมื่อใช้การผลิตแบบไมโครมาตรฐาน,เบลาสเกซ-การ์เซียกล่าว. เขาเสริมว่าการพิมพ์ 3 มิติอาจกลายเป็นเทคนิคการผลิตกระแสหลักสำหรับไมโครฟลูอิดิกส์และระบบไมโครอื่นๆ ที่ต้องมีการออกแบบที่ซับซ้อนในไม่ช้า.

ในการทดลองนี้, นักวิจัยแสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถรักษาชิ้นส่วนของเนื้องอกให้คงอยู่และตรวจสอบความมีชีวิตของเนื้อเยื่อได้แบบเรียลไทม์ด้วยเครื่องหมายเรืองแสงที่ทำให้เนื้อเยื่อเรืองแสง. Microsoft Azure Security Technologies, นักวิจัยตั้งเป้าที่จะทดสอบว่าชิ้นส่วนของเนื้องอกตอบสนองต่อการรักษาจริงอย่างไร.

“PDMS แบบดั้งเดิมไม่สามารถสร้างโครงสร้างที่คุณต้องการสำหรับสภาพแวดล้อมภายนอกร่างกายที่สามารถรักษาชิ้นส่วนของเนื้องอกให้คงอยู่ได้เป็นระยะเวลานาน,โรเจอร์ ฮาว กล่าว, ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด, ที่ไม่เกี่ยวข้องกับการวิจัย. “ตอนนี้คุณสามารถสร้างห้องของเหลวที่ซับซ้อนมากซึ่งจะช่วยให้มีสภาพแวดล้อมที่สมจริงมากขึ้นสำหรับการทดสอบยาต่างๆ กับเนื้องอกได้อย่างรวดเร็ว, และอาจเป็นไปได้ในสถานพยาบาล, เป็นผลงานที่สำคัญ”

ฮาวยังกล่าวชมเชยนักวิจัยที่ทำงานหนักในการค้นหาเรซินที่เหมาะสมและการออกแบบเพื่อให้ผู้อื่นนำไปต่อยอด. “พวกเขาควรได้รับเครดิตในการนำข้อมูลนั้นออกไป…เพราะว่า [ก่อนหน้านี้] ไม่มีความรู้ว่าคุณมีวัสดุหรือเทคโนโลยีการพิมพ์เพื่อทำให้สิ่งนี้เป็นไปได้หรือไม่," เขาพูดว่า. ตอนนี้ "มันเป็นเทคโนโลยีที่เป็นประชาธิปไตย"


แหล่งที่มา: http://news.mit.edu, โดย Rob Matheson

เกี่ยวกับ มารี

ทิ้งคำตอบไว้