Onderzoekers creëren 'levende' long op een chip

Anonim

Onderzoekers creëren 'levende' long op een chip

Medisch

Ben Coxworth

25 juni 2010

3 afbeeldingen

De Long-on-a-chip van Harvard

Met behulp van menselijke long- en bloedvatencellen hebben onderzoekers een apparaat gemaakt op een microchip dat een levende, ademende menselijke long nabootst. Over de grootte van een rubberen gum, werd het apparaat ontwikkeld door een team van het Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering aan de Harvard University, de Harvard Medical School en Children's Hospital Boston. Omdat het doorschijnend is, kunnen onderzoekers kijken naar de processen die zich daarin afspelen - een beetje moeilijk te doen met een echte long. Het zal worden gebruikt voor het testen van de respiratoire effecten van milieutoxines, aërosoltherapieën en nieuwe geneesmiddelen. Met conventionele modellen kunnen dergelijke tests meer dan US $ 2 miljoen kosten.

In onze longen gaat zuurstof door een dun membraan van cellen om in de bloedbaan te komen. Dit membraan bestaat uit een binnenste laag van longcellen, een permeabele matrix in het midden en capillaire bloedvatcellen aan de buitenkant. Dit membraan is niet alleen verantwoordelijk voor het verkrijgen van zuurstof uit de lucht die we inademen, maar het herkent ook geïnhaleerde vreemde lichamen zoals toxines en activeert een immuunrespons.

De long-op-een-chip simuleert dit membraan. Het maakt gebruik van een poreuze, flexibele rubberachtige matrix, met aan de ene kant longcellen en aan de andere kant bloedvatcellen. Een kweekmedium stroomt voorbij in een kanaal aan de bloedcelzijde, waarbij de bloedstroom wordt gesimuleerd, terwijl een vacuüm lucht zuigt in en uit een kanaal aan de zijde van de longcel, waardoor de uitzetting en samentrekking van de longen in de longen wordt gesimuleerd.

Om het apparaat te testen, introduceerden onderzoekers E. coli-bacteriën aan de longcelzijde, terwijl witte bloedcellen aan het medium waren toegevoegd dat langs de andere kant stroomde. De longcellen detecteerden de bacteriën, activeerden de bloedvatcellen door het membraan, wat op zijn beurt een immuunrespons veroorzaakte, waardoor de witte bloedcellen binnenkwamen om de bacteriën te doden.

In een ander experiment introduceerde het team verschillende nanodeeltjes in het luchtkanaal. Sommige deeltjes kwamen in de longcellen terecht en zorgden ervoor dat ze vrije radicalen produceerden, terwijl anderen door het membraan gingen en het bloedkanaal binnendrongen. De mechanische handeling van "ademhalen" verhoogde de absorptie van de deeltjes enorm. Dezelfde resultaten werden verkregen wanneer de nanodeeltjes op muizen werden getest.

De wetenschappers van Harvard werken nu aan het aantonen van het vermogen van het apparaat om gasuitwisseling tussen longcellen en de bloedbaan te repliceren. Ze zijn ook bezig met het maken van andere organs-on-chips en koppelen hun apparaat aan het al bestaande kloppend hart-op-een-chip.

Alle afbeeldingen met dank aan het Wyss Institute.

Dwarsdoorsnede van de Long-on-a-chip van Harvard

De Long-on-a-chip van Harvard

De Long-on-a-chip van Harvard