Ljudski organi na mikročipu

Najveći izazov za oblast bioinženjeringa u 21. veku predstavlja unapređenje testiranja i izrade lekova za razne bolesti. Procedura oko potvrde bezbednosti nekog leka i njegovog usvajanja u lečenjima zahteva mnogo vremena i ulaganja.

Jedan od tradicionalnih načina testiranja lekova je uzgajanje ćelijske kulture.

Izdvajaju se žive ćelije iz ljudskog tela, uzgajaju u veštačkoj sredini, a potom se izlažu uticaju određenog leka.

Rezultati takvih istraživanja nisu uvek sasvim pouzdani, jer je drugačija životna sredina ćelije van ljudskog tela.

Farmaceutske kompanije su se zatim oslonile na testiranje lekova na životinjama, što ponovo ne vodi realnom predviđanju rekacija ljudi na lekove, jer životinjski modeli ne mogu da predvide šta će se dogoditi ljudima koji koriste određeni lek.

Budućnost pouzdanijeg testiranja lekova je u stvaranju mikročipova, koji će obezbediti rast ljudskih ćelija u boljoj okolini, oponašajući žive ljudske organe.

Inženjeri su uspeli da razviju takav sistem, praveći primer ljudskih pluća na mikročipu. Za takav proces koriste se tehnike iz industrije za proizvodnju kompjuterskih čipova.

Ono što nam ukazuje na sličnost sa živim plućima je poprečni presek mikročipa koji se sastoji od gornje i donje ćelijske kulture koje razdvaja fleksibilna membrana čija gornja strana čini mesto za uzgajanje ćelija pluća, a donja za kapilarne ćelije.

Takva, kapilarna strana, potpomaže ceo proces protokom tečnosti. Primenom vakuum usisavanja, što oponaša pokrete disanja, stvaraju se slojevi tkiva koji bivaju vezani dvema stranama za membranu.

Ovaj, mikrofluidni uređaj, omogućava kultivisanje ljudskih ćelija u fiziološkom okruženju, a oponaša i fiziološke odgovore živih pluća ka spoljašnjim uticajima.

Kada u pluća dospeju određene bakterije, ćelije šalju alarm kapilarima, upozoravajući tako imuni sistem. Tada dolaze limfociti, lepeći se za mesto infekcije u alveolama, što je jedan od osnovnih odgovora našeg tela na infekciju.

Naučnici su otkrili da se takav proces može dogoditi i na mikročipu ljudskih pluća. Ubacili su bakteriju u gornji sloj mikročipa i potom su se limfociti iz donjeg, kapilarnog sloja, premestili i zalepili na mestima gde je prisutna infekcija, isto kao i u ljudskom organizmu.

Nučnici su zaključili da ovakav sistem, izgrađen na mikročipu, može oponašati više složenih fizioloških procesa, koji i inače prate živa pluća.

Koristeći sistem 3D štampanja, inženjeri su razvili i mikročip ljudskog oka, koji oponaša treptanje oka, što održava očnu površinu hidriranom.

Takav mikročip ima i istu zakrivljenost kao ljudsko oko i predstavlja mesto za uzgajanje konjuktivnih i ćelija rožnjače. Dalji proces bi predstavljao izgradnju svih ljudskih organa na čipu, simulirajući tako celokupnu fiziologiju ljudskog tela.

Takođe, radi se i na uzimanju i uzgajanju pojedinačnih ćelija, kako bi takvi mikročipovi organa pratili proces pronalaska odgovarajućeg leka i omogućili personalizovano lečenje.