研究人员开发“芯片上的角膜”，3D打印可用于研究眼部疾病

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来源：eefocus

尽管科学家已经成功地制作出了各种“ 芯片上的器官 ”模型，但眼睛却特别具有挑战性，因为当我们眨眼时，泪膜会定期在其表面上移动，而该动作最近已在新设备中复制。

这种新工具——“芯片上的角膜”由日本京都大学的研究人员开发 - 眼角膜是眼睛前端一层透明薄膜，覆盖了瞳孔，虹膜和前房。

这种 3D 打印设备由四个上部和四个下部通道组成，这些通道由透明的聚酯多孔膜隔开。人角膜细胞在每个上部通道中孵育 7 天，在这段时间内它们会生长，在膜的顶部形成细胞的固体屏障。然后将流体泵送通过上腔室和下腔室，将压力施加在角膜组织层的两侧。这模拟了一种方式，在这种方式下，真实的角膜在一侧通过眼睑的眨眼和泪液的运动而受到压力，而在另一侧则通过眼内的流体受到压力。



研究人员在测试“芯片上的角膜”时发现，模拟的眨眼实际上改变了角膜细胞的形状并增加了其细丝的产生，从而有助于保持细胞的柔韧性和可拉伸性。



和科学家 Ken-ichiro Kamei 共同领导了这项研究的药物科学家 Rodi Abdalkader 说：“发现类似眨眼的刺激对这些细胞具有直接的生物学影响真的很有趣。” 我们经常不知不觉地眨眼。每次眨眼，剪切应力就会施加在角膜屏障上，使角膜反防御系统分泌纤维丝，例如角蛋白，以克服压力的影响。”



研究人员希望一旦进一步发展，该技术可用于研究眼部疾病和评估实验药物。关于这项研究的论文最近发表在《Lab on a Chip》上。



这并不是我们所见过的第一个模拟眨眼的芯片。去年，宾夕法尼亚大学的一个团队发布了一个模型，该模型实际上包含了一个移动的明胶平板“眼睑”。



器官芯片是一种微流体培养装置，由透明的柔性聚合物组成，其大小与计算机记忆棒的大小相同，该聚合物包含两个平行的空心通道，这些通道被多孔膜隔开。器官特异性细胞在其中一个通道的膜的一侧培养，而血管内皮细胞在另一条通道上重现血管，而每个通道都分别灌注有细胞类型特异性培养基。多孔膜允许两个隔室相互连通，并交换分子，例如细胞因子、生长因子和药物，以及由器官特异性代谢活动产生的药物分解产物。



临床前测试中需要动物的一个例子是药物“药代动力学”（PK）的表征，其中涉及对其吸收、分布、代谢和排泄（ADME）的量化，这共同决定了血液中的药物水平。这些反应涉及通过包含流动血液的脉管系统连接的不同器官之间的相互作用。



现在已经可以通过在芯片上设计一些器官的实验来治疗其中一些真正棘手的慢性炎症疾病。