Они создали сосудистые микрочипы, имитирующие кровеносную систему человека.

Инновационные сосудистые чипы «картируют» структуру кровеносных сосудов

Кровеносная система человека подобна чрезвычайно сложной дорожной сети. К нему относятся замкнутые повороты, ответвления, места соединения сосудов, а также участки, где кровоток затрудняется. Однако на протяжении десятилетий медицинские исследования основывались на лабораторных моделях, рассматривавших кровеносные сосуды как простые прямые трубки. Такое упрощение сильно ограничивает наше понимание серьезных заболеваний, препятствуя разработке полностью таргетных методов лечения.

Сегодня исследователи из факультета биомедицинской инженерии Техасского университета A&M подарок радикальный подход. Они создали настраиваемую платформу «сосудистого чипа», которая точно воспроизводит сложную архитектуру реальных кровеносных сосудов человека.

Это достижение открывает новые возможности для персонализированной медицины и тестирования лекарств без необходимости использования лабораторных животных.

Архитектура системы кровообращения в лаборатории

Сосудистые чипы — это специализированные микрофлюидные устройства, моделирующие сосудистую систему человека в микроскопическом масштабе. ИЛИ Дженнифер Лиаспирант биомедицинской инженерии, под руководством доцента доктора Абхишека Джайна разработал усовершенствованную модель, которая воспроизводит реальные анатомические вариации, обнаруженные в нашем теле.

Как объясняет исследователь, в человеческом организме есть сосуды с разветвлениями, случаи аневризмы с внезапным расширением, а также стриктуры, резко ограничивающие кровоток. Все эти различные геометрии фундаментально меняют способ циркуляции крови. При этом внутренняя стенка кровеносных сосудов испытывает различные уровни напряжения сдвига в зависимости от динамики кровотока. Точное моделирование этих явлений было главной целью научной группы.

Живые модели для лечения сердечно-сосудистых заболеваний

Инновации не ограничиваются геометрическим дизайном. ученые теперь могут встраивать в эти устройства настоящий клеточный материал, делая чипы функционально «живыми». На этом этапе исследования сосредоточены на эндотелиальных клетках – клетках, выстилающих внутреннюю часть кровеносных сосудов.

По словам доктора Джайн, понимание того, что происходит в этих очень сложных структурах, имеет решающее значение, поскольку именно там обычно развиваются сосудистые заболевания. Возможность изучать такое заболевание, как атеросклероз или образование опасной аневризмы, в среде, идеально имитирующей реальность, является огромным шагом для современной биопатологии и фармакологии.

Четвертое измерение в «Органах на чипе»

Эта конкретная исследовательская работа является частью быстро растущей области микрочипов, имитирующих человеческие органы. Команда Texas A&M описывает свою работу как «четвертое измерение» этой технологии. Теперь основное внимание уделяется не только ячейкам и простому потоку жидкости, но и динамическому взаимодействию между клетками и потоком в сложных архитектурных ситуациях.

На следующих шагах эксперты планируют обогатить свои модели, добавив другие типы клеток, чтобы полностью отобразить биологические взаимодействия. Такая разработка позволяет фармацевтическим компаниям контролировать эффективность и токсичность новых препаратов с гораздо большей точностью, сокращая как время, так и стоимость разработки новых лекарств.

Большая ставка на персонализированную медицину

Ожидается, что применение передовых чипов сосудов изменит повседневную клиническую практику, усовершенствуя персонализированную медицину. Перспектива ясна: микрофлюидные устройства можно будет проектировать с учетом точной анатомии сосудов конкретного пациента. Например, если у пациента сложная ишемическая болезнь сердца, исследователи смогут создать в лаборатории точную копию своего собственного кровеносного сосуда. Таким образом, лечащий врач заранее будет знать, какое лекарство окажет наилучший эффект.

Широкая поддержка от ведущих операторов

Серьезность открытия подтверждается множеством организаций, поддерживающих его. Проект финансировался ведущими агентствами, в том числе Национальными институтами здравоохранения США (NIH), НАСА, Управлением по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) и Национальным научным фондом (NSF). Участие таких организаций, как НАСА, в частности, предполагает, что глубокое понимание микроциркуляции имеет прямое значение для мониторинга здоровья астронавтов во время многолетних космических миссий, где гравитационные условия радикально влияют на кровообращение.

Развитие чипов сосудов знаменует собой существенный переход в нашем восприятии сосудистой системы. Медицинское сообщество теперь располагает соответствующими технологическими инструментами для картирования наиболее сложных «путей» человеческого тела, что дает обоснованные надежды на более эффективные меры против сердечно-сосудистых заболеваний.