肺部模型,小氣體通道相當複雜,能在體外模以嗎?

肺部模型,小氣體通道相當複雜,能在體外模以嗎? Credit: [email protected] CC BY 2.0

器官晶片

美國哈佛大學「魏斯仿生工程研究所」(Wyss Institute)一直是「器官晶片」(Organ on a Chip),也就是在體外建立小晶片模擬器官運作研究的先驅。之前生醫人網摘刊在過該單位發表的「體外模擬器官」運作的概念,不僅能提供病理研究、藥物研發和尋找合適的生物指標,更在研究上,少去不少動物實驗,也因為其模擬的是人體器官,相較於動物實驗可能還更精確。

氣喘和慢性阻塞性肺病

近來該研究所以過去研發的肺泡模擬晶片為基礎,開發出模擬肺部小氣體通道的微流體模型晶片,用以模擬造成嚴重致死的「慢性阻塞性肺病」(COPD)和「氣喘」(asthma)。慢阻肺和氣喘都是發炎反應,會因為細菌、病毒感染和抽煙而更嚴重,像是吸引白血球聚集,產生黏液,進而堵塞氣體通道,然而這些過程,實在不易在動物體內觀察研究,若能開發出體外模擬裝置,科學家就能比對健康和不健康狀況下,反應的作用機制。

肺部氣體通道模擬

這個肺部小氣體通道模擬晶片,是由透明橡膠材料組成,有兩條通道,分為上下層,中間是則是有孔洞的薄膜分開,上層為肺的細胞,也是氣體通道,下層則是微血管細胞,讓血液包含白血球通過,模擬肺部運作,上部的肺細胞有纖毛節奏性運動幫助黏液流動,就如同真實肺部內的狀況。如果將肺細胞改成慢性阻塞性肺病患者的肺細胞,當血液流過白血球聚集,能模擬真實的發炎反應。科學家應用這個發明,成功地找出慢性阻塞性肺病的「生物指標」(biomarker),也就是某種可以判斷患者是否有慢性阻塞性肺病的生物因子。

很酷的發明,同樣的概念在器官上,可以有各種應用。這個研究已經初步證實能夠將此晶片模型應用於特定藥物的研發和生物指標的研究。

文章參考:Wyss Institute
影片來源:Wyss Institute
圖片來源:Cea.@Flickr  CC BY 2.0



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BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章一定要有邏輯性,藉由追蹤報導生醫領域的創新和應用來傳播知識。