Микрофлюидная платформа имитирует кровоток для изучения воспаления сосудов
Наномедицина позволяет доставлять препараты к отдельным клеткам, но для её прогресса необходимо наблюдать межклеточные взаимодействия в условиях, максимально приближенных к динамической среде организма, например, при имитации кровотока.
Исследователи из Lehigh University и University of Pennsylvania разработали технологию для наблюдения за взаимодействием клеток в наномасштабе в микрофлюидных условиях. Они успешно применили её для изучения воспаления кровеносных сосудов — ключевого фактора развития сердечно-сосудистых заболеваний. Результаты опубликованы в Biomicrofluidics.
Наблюдение за динамикой воспаления на чипе
Хроническое воспаление связано с дисфункцией эндотелиальных клеток, выстилающих сосуды. Маркером воспаления является появление на их поверхности молекулы межклеточной адгезии-1 (ICAM-1).
Команда создала «сосуд на чипе», чтобы изучить динамику ICAM-1 на поверхности активированных эндотелиальных клеток в условиях, имитирующих кровоток.
«Мы смогли смоделировать и наблюдать динамический процесс связывания антител к ICAM-1, нанесённых на наночастицы, с клеткой, что сигнализирует о воспалении. Этот метод позволяет в реальном времени наблюдать клеточную патологию в среде, близкой к условиям в организме», — пояснил соавтор работы Ялинг Лю.
Идеальная среда для тестирования лекарств
Платформа позволяет размещать на одном чипе как здоровые, так и больные клетки, что даёт возможность локально тестировать препараты в условиях динамического потока. Это обеспечивает более полные данные по сравнению со статическими культурами.
Ключевое преимущество — использование наночастиц с антителами в качестве зондов для визуализации. Это устраняет необходимость в радиоизотопных метках, делая процесс более безопасным и менее затратным.
«Мост» к персонализированной медицине и коммерциализация
Технология позволяет получить ранние данные об эффективности и безопасности препарата до дорогостоящих клинических испытаний, стоимость которых, по данным 2012 года, составляет от $50 до $115 миллионов.
«Этот ранний анализ может стать "мостом" между разработкой лекарства и испытаниями на людях, снижая риски и ускоряя вывод новых методов лечения», — отметил Лю.
Прямое культивирование клеток пациента на таком чипе может обеспечить основу для прецизионной медицины, учитывающей индивидуальные условия.
Команда во главе с Ялингом Лю, получив грант NSF Innovation Corp, работает с Lehigh University's Office of Technology Transfer над коммерциализацией технологии через компанию PharmaFlux.
«Развивая платформу за пределы изучения воспаления, мы надеемся внести значительный вклад в развитие целевой доставки лекарств и приблизить новую эру более эффективной медицины», — заключил Лю.