生活,呼吸人类Lung-on-a-chip:一个潜在的药物检测的选择
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研究人员在哈佛大学生物工程研究所,哈佛医学院和波士顿儿童医院已经创建了一个设备,模拟生活,呼吸的人类肺微芯片。设备,大小的橡皮,行为就像人体的肺,用人类的肺和血管细胞。
因为肺装置是半透明的,它提供了一个窗口为目的的人类肺而不必侵袭身体谋生。它有潜力成为一个有价值的工具,用于测试环境毒素的影响,吸收雾化治疗和新药的安全性和有效性。这种工具可以帮助加速药物开发通过减少依赖电流模型,测试单个物质的成本超过200万美元。
“lung-on-a-chip设备的能力来预测机载纳米粒子的吸收和模仿微生物病原体引发的炎症反应,提供了原理的概念organs-on-chips可以取代许多动物研究在未来,”唐纳德·因格贝尔说,这项研究的资深作者,哈佛的创始董事Wyss研究所。
这篇论文是出现在6月25日的科学杂志上。
直到现在,组织工程微系统有限的机械或生物,因格贝尔说,他也是Judah Folkman的哈佛医学院血管生物学教授,波士顿儿童医院。“我们真的不能理解生物学是如何工作的,除非我们把它的物理环境真正的活细胞,组织和器官。”
与每一个人的呼吸,空气进入肺部,填补了微气囊叫做肺泡和传输氧气通过薄,灵活,渗透膜肺细胞进入血液中。正是这种membrane-a三层接口的肺细胞,渗透细胞外基质和毛细血管。利用肺的重任。更重要的是,这个lung-blood界面识别入侵者,如吸入细菌或毒素和激活免疫反应。
lung-on-a-chip的微型装置需要一个新的组织工程方法通过将两层的生活中年肺的肺泡衬里和血管周围在多孔,灵活的边界。空气送到肺粘膜细胞,丰富的培养基在毛细管流动通道模拟血液和循环机械拉伸模拟呼吸。
创建设备使用一种新型的精密加工策略,使用清晰的橡胶材料。开创的策略是由另一个Wyss核心教员,伍德福德George Whitesides l . a和安花哈佛大学教授。
“我们受到呼吸如何工作在人类肺部通过创建创建一个真空,当我们的胸部扩张,吸空气进入肺部,导致肺泡壁延伸,”第一作者丹·哈,Wyss科技发展研究所研究员。“我们使用真空模拟这个microengineered系统是基于设计原则从本质。”
了解设备复制肺部刺激生活的自然反应,研究人员测试了其响应吸入大肠杆菌。他们介绍细菌进入空气通道肺的设备上,同时流动白细胞通过通道在血管方面。肺细胞检测到细菌,通过多孔膜,激活血管细胞,进而引发免疫反应,最终导致白细胞移动到空气室和破坏细菌。
”能够再现实际机械和生物体内的硬币是一个激动人心的创新,“说Rustem Ismagilov,芝加哥大学的化学教授专门从事生化微流体系统。
团队这个实验又说:“现实的应用程序中,哈。他们介绍了多种纳米(一米的1000000000)纳米粒子进入气囊通道。这些粒子存在于商业产品;其他人在空气和水的污染。几种类型的这些纳米颗粒进入肺细胞,导致细胞过度生产自由基和诱发炎症。许多粒子通过模型的肺进入血液通道,和调查人员发现,机械呼吸极大地增强了纳米颗粒的吸收。本杰明·马修斯哈佛医学院助理教授在波士顿儿童医院血管生物学项目,验证了这些新发现在老鼠身上。
“最重要的是,我们从这个模型的呼吸增加纳米粒子吸收,也扮演着重要的角色在诱导这些纳米颗粒的毒性,”哈说。
“这lung-on-a-chip整洁和合并技术的一种创新的方式,”罗伯特·兰格说,麻省理工学院教授。“我认为这应该是有用的在测试不同的物质在肺的安全,我也可以想象其他相关应用,如在研究肺功能。”
根据Ismagilov,还为时过早预测成功的这一领域的研究。不过,“可能使用人类细胞而概括复杂的机械特性和化学微环境的一个器官可以在药物发现提供一个真正革命性的转变,”他说。
调查人员还没有演示系统的能力模仿肺泡和血液之间的气体交换,一个关键的肺部功能,但是,说啊,他们现在正在探索。
Wyss研究所团队也在努力构建其他器官模型,如gut-on-a-chip以及骨髓,甚至癌症模型。此外,他们正在探索潜在的器官系统相结合。
因为肺装置是半透明的,它提供了一个窗口为目的的人类肺而不必侵袭身体谋生。它有潜力成为一个有价值的工具,用于测试环境毒素的影响,吸收雾化治疗和新药的安全性和有效性。这种工具可以帮助加速药物开发通过减少依赖电流模型,测试单个物质的成本超过200万美元。
“lung-on-a-chip设备的能力来预测机载纳米粒子的吸收和模仿微生物病原体引发的炎症反应,提供了原理的概念organs-on-chips可以取代许多动物研究在未来,”唐纳德·因格贝尔说,这项研究的资深作者,哈佛的创始董事Wyss研究所。
这篇论文是出现在6月25日的科学杂志上。
直到现在,组织工程微系统有限的机械或生物,因格贝尔说,他也是Judah Folkman的哈佛医学院血管生物学教授,波士顿儿童医院。“我们真的不能理解生物学是如何工作的,除非我们把它的物理环境真正的活细胞,组织和器官。”
与每一个人的呼吸,空气进入肺部,填补了微气囊叫做肺泡和传输氧气通过薄,灵活,渗透膜肺细胞进入血液中。正是这种membrane-a三层接口的肺细胞,渗透细胞外基质和毛细血管。利用肺的重任。更重要的是,这个lung-blood界面识别入侵者,如吸入细菌或毒素和激活免疫反应。
lung-on-a-chip的微型装置需要一个新的组织工程方法通过将两层的生活中年肺的肺泡衬里和血管周围在多孔,灵活的边界。空气送到肺粘膜细胞,丰富的培养基在毛细管流动通道模拟血液和循环机械拉伸模拟呼吸。
创建设备使用一种新型的精密加工策略,使用清晰的橡胶材料。开创的策略是由另一个Wyss核心教员,伍德福德George Whitesides l . a和安花哈佛大学教授。
“我们受到呼吸如何工作在人类肺部通过创建创建一个真空,当我们的胸部扩张,吸空气进入肺部,导致肺泡壁延伸,”第一作者丹·哈,Wyss科技发展研究所研究员。“我们使用真空模拟这个microengineered系统是基于设计原则从本质。”
了解设备复制肺部刺激生活的自然反应,研究人员测试了其响应吸入大肠杆菌。他们介绍细菌进入空气通道肺的设备上,同时流动白细胞通过通道在血管方面。肺细胞检测到细菌,通过多孔膜,激活血管细胞,进而引发免疫反应,最终导致白细胞移动到空气室和破坏细菌。
”能够再现实际机械和生物体内的硬币是一个激动人心的创新,“说Rustem Ismagilov,芝加哥大学的化学教授专门从事生化微流体系统。
团队这个实验又说:“现实的应用程序中,哈。他们介绍了多种纳米(一米的1000000000)纳米粒子进入气囊通道。这些粒子存在于商业产品;其他人在空气和水的污染。几种类型的这些纳米颗粒进入肺细胞,导致细胞过度生产自由基和诱发炎症。许多粒子通过模型的肺进入血液通道,和调查人员发现,机械呼吸极大地增强了纳米颗粒的吸收。本杰明·马修斯哈佛医学院助理教授在波士顿儿童医院血管生物学项目,验证了这些新发现在老鼠身上。
“最重要的是,我们从这个模型的呼吸增加纳米粒子吸收,也扮演着重要的角色在诱导这些纳米颗粒的毒性,”哈说。
“这lung-on-a-chip整洁和合并技术的一种创新的方式,”罗伯特·兰格说,麻省理工学院教授。“我认为这应该是有用的在测试不同的物质在肺的安全,我也可以想象其他相关应用,如在研究肺功能。”
根据Ismagilov,还为时过早预测成功的这一领域的研究。不过,“可能使用人类细胞而概括复杂的机械特性和化学微环境的一个器官可以在药物发现提供一个真正革命性的转变,”他说。
调查人员还没有演示系统的能力模仿肺泡和血液之间的气体交换,一个关键的肺部功能,但是,说啊,他们现在正在探索。
Wyss研究所团队也在努力构建其他器官模型,如gut-on-a-chip以及骨髓,甚至癌症模型。此外,他们正在探索潜在的器官系统相结合。
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