Новый биоматериал может заменить людей в исследованиях укусов комаров
Комары — самые смертоносные животные в мире, переносящие лихорадку денге, желтую лихорадку, вирус Зика, малярию и другие болезни. Понимание их поведения при питании критически важно для борьбы с ними, но для исследований требуются живые добровольцы или животные.
Коллаборация Университета Райса и Университета Тулейна (США) разработала биоматериал, который может устранить эту необходимость.
«Эта работа направлена на увеличение пропускной способности тестирования и снижение зависимости от добровольцев и подопытных животных», — пояснил профессор Омид Вейсех, ведущий автор исследования в Frontiers in Bioengineering and Biotechnology.
Гидрогели, имитирующие кожу человека
Платформа объединяет:
- 3D-биопечатные гидрогели, имитирующие человеческую кожу и перфузированные кровью.
- Видеомониторинг питания комаров на гидрогелях.
- Компьютерное зрение и машинное обучение для анализа данных.
Обученная модель отличала накормленных комаров от ненакормленных с средней точностью 92.5%. Гидрогели можно перфузировать разными типами крови и жидкостей для изучения разных видов комаров.
Тестирование репеллентов
В эксперименте сравнивали реакцию комаров на:
- Обычные гидрогели с кровью, нагретой до 37°C.
- Гидрогели, покрытые репеллентом DEET.
- Гидрогели, покрытые растительным репеллентом.
Результат: ни один комар не питался с репеллентных гидрогелей, в то время как в контрольной группе питались 13.8%. Низкий процент в контроле может быть связан с малой площадью гидрогеля, что решается масштабированием.
Преимущества и перспективы
- Гидрогели можно производить массово, дёшево и хранить в холодильнике.
- Машинное обучение автоматизирует анализ, делая его быстрее и стабильнее человеческого.
- Платформа оптимизирована для лаборатории, но может быть адаптирована для полевых условий.
Ограничения и дальнейшие шаги:
- Исследование проводилось в основном на лабораторном штамме Aedes aegypti.
- Требуется оптимизация для других видов и валидация на диких популяциях комаров.
«Мы надеемся, что эта платформа сможет быстро выявлять перспективные кандидаты для более эффективных репеллентов, чтобы уменьшить распространение болезней в будущем», — отметил первый автор исследования доктор Кевин Джансон.