Этот новый подход к производству может однажды позволить исследователям быстро проектировать органы на жареном картофеле, также известные как микрофизиологические системы, тот матч свойства определенной болезни или даже камер отдельного пациента.Исследование издано по своей природе Материалы.«Этот новый программируемый подход к строительству органов на жареном картофеле не только позволяет нам легко изменять и настраивать дизайн системы, объединяя ощущение, но также и решительно упрощает сбор данных», сказал Йохан Алрик Линд, первый автор статьи и постдокторант в Школе Джона А. Полсона Гарварда Технических и прикладных наук (МОРЯ). Линд – также исследователь в Институте Wyss Биологически Вдохновленной Разработки в Гарвардском университете.
«Наш подход микрофальсификации открывает новые пути для в пробирке разработки ткани, токсикологии и исследования показа препарата», сказал Кит Паркер, Семейный профессор Tarr Биоинженерии и Прикладной Физики в МОРЯХ, кто создал в соавторстве исследование. Паркер – также Основной Преподаватель Института Wyss.
Органы на жареном картофеле подражают структуре и функции родной ткани и появились в качестве многообещающей альтернативы традиционному испытанию на животных. Исследователи Гарварда разработали микрофизиологические системы, которые подражают микроархитектуре и функциям легких, сердец, языков и кишечника.Однако процесс фальсификации и сбора данных для органов на жареном картофеле дорогой и трудоемкий.
В настоящее время эти устройства построены в чистых комнатах, используя сложный, многоступенчатый литографский процесс, и собирание данных требует микроскопии или высокоскоростных камер.«Наш подход должен был обратиться к этим двум проблемам одновременно через цифровое производство», сказал Трэвис Басби, соавтор бумаги и аспирант в Lewis Lab. «Развивая новые пригодные для печатания чернила для мультисущественной 3D печати, мы смогли автоматизировать процесс фальсификации, увеличивая сложность устройств».
Исследователи развивали шесть различных чернил, которые объединили мягкие датчики напряжения в микроархитектуре ткани. В единственной, непрерывной процедуре 3D команда напечатала те материалы в сердечное микрофизиологическое устройство – сердце на чипе – с интегрированными датчиками.
«Мы раздвигаем границы трехмерной печати, развиваясь и объединяя многократные функциональные материалы в печатных устройствах», сказала Дженнифер Льюис, профессор Hansjorg Wyss Биологически Вдохновленной Разработки, и соавтор исследования. «Это исследование – сильная демонстрация того, как наша платформа может использоваться, чтобы создать полностью функциональный, инструментованный жареный картофель для показа препарата и моделирования болезни».Льюис – также Основной Преподаватель Института Wyss.
Чип содержит многократные скважины, каждого с отдельными тканями и интегрированными датчиками, позволяя исследователям изучить много спроектированных сердечных тканей сразу. Чтобы продемонстрировать эффективность устройства, команда выполнила исследования препарата и долгосрочные исследования постепенных изменений в сжимающемся напряжении спроектированных сердечных тканей, которые могут произойти в течение нескольких недель.
«Исследователей часто оставляют, работая в темноте когда дело доходит до постепенных изменений, которые происходят во время сердечного развития ткани и созревания, потому что было отсутствие легких, неразрушающих способов измерить ткань функциональная работа», сказал Линд. «Эти интегрированные датчики позволяют исследователям непрерывно собирать данные, в то время как ткани назревают и улучшают свою сокращаемость. Точно так же они позволят исследования постепенных эффектов хронического воздействия токсинов».
«Перевод микрофизиологических устройств в действительно ценные платформы для изучения здоровья человека и болезни требует, чтобы мы обратились и к сбору данных и к производству наших устройств», сказал Паркер. «Эта работа предлагает новые потенциальные решения обеих из этих центральных проблем».