Un microcip dezvoltat de către cercetătorii americani poate imita foarte bine un plămân uman și astfel poate fi folosit pentru testarea medicamentelor. Microcipul va putea înlocui culturile de celule și animalele de laborator

 

Orice medicament, înainte de a putea fi comercializat, trece printr-un set de teste extrem de riguroase. Acestea încep cu studii efectuate pe celule și pe animale de laborator. Sunt teste extrem de costisitoare și mari consumatoare de timp.

Din acest motiv, pentru testele preliminare, oamenii de știință caută noi metode, mai ieftine și mai rapide pentru acest prim set de teste. National Institute of Health (NIH, Institutul Național pentru Sănătate) al SUA, a decis cu mai multă vreme în urmă să finanțeze cercetări care au în vedere fabricarea de organe sintetice plecând de la microcipuri. Pentru aceasta a alocat circa 70 milioane de dolari pentru cinci laboratoare diferite. Unul dintre aceste laboratoare de cercetare, Wyss Institute, are aparține Universității Harvard, a primit pentru cercetări în acest domeniu fonduri de 37 milioane de dolari. Iar atunci când ai laboratoare bine echipate și o finanțare corespunzătoare rezultatele încep să apară. Cercetătorii de la Wyss Institute au publicat de curând în Science Translational Medicine, un articol în care sunt prezentate primele rezultate obținute. Microcipul realizat de ei, care imită foarte bine un edem pulmonar.

Microcipul realizat de către cercetătorii americani este fabricat dintr-un polimer și conține două canale înguste, separate de o membrană fină, flexibilă și poroasă, obținându-se astfel două compartimente separate. Printr-unul dintre canale circulă aer, la fel cum se întâmplă într-un plămân. Acest canal este delimitat de celule pulmonare, plasate pe suprafața internă a membranei poroase. În celălalt canal circulă un fluid asemănător sângelui. Suprafața membranei cu care vine în contact acest fluid este acoperită cu celule identice celor din vasele sangvine, astfel încât membrana de separare dintre cele două canale imită foarte bine suprafața alveolelor pulmonare. De o parte și de alta a microcircuitului presiunea poate fi controlată, pentru a imita procesul de inspirație- expirație.


Obiectivul acestui dispozitiv este acela de a imita un edem pulmonar, o situație patologică în care o parte din sânge se varsă în plămân, limitând astfel respirația. În unele cazuri edemele pulmonare pot fi mortale. Pentru a mima această situație patologică autorii articolului s-au folosit de o proteină, Interleukina-2 (IL-2), care se găsește în celulele albe și care se folosește în chimioterapia cancerului. Atunci când este folosită ca citostatic, IL-2, poate produce, ca efect secundar, edeme pulmonare.
Pentru a mima un edem pulmonar în microcip este introdusă o cantitate de IL-2, în fluidul care imită sângele. Anumite proteine sngvine încep să se aglomereze formând un cheag similar celui care se produce în cazul unui edem pulmonar. Atunci când microcircuitul a fost supus testelor s-a constat că fluxul de aer care imita respirația a dus la o creștere de trei ori a fluxului de fluid descărcat în plămân. Nimeni nu bănuise până acum rolul jucat de mișcările respiratorii în amplificarea edemului pulmonare. Concluziile au fost verificate pe animale de labortor și ele au fost confirmate cu succes.
În viitor, oamenii de știință speră că asemenea dispozitive vor deveni obligatorii pentru protocoalele de testare a medicamentelor, ele putând fi un substitut excelent pentru culturile de celule și animalele de laborator. De asemenea, aceste microcircuite ar putea deveni adevărate bancuri de încercare pentru substanțele poluante sau pentru testarea produselor cosmetice.

Surse: Wyss Institute, A Human Disease Model of Drug Toxicity–Induced Pulmonary Edema in a Lung-on-a-Chip Microdevice