นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี Pohang (POSTECH) และมหาวิทยาลัยแห่งชาติโซล (SNU) ได้สร้าง biomimetic airway-on-a-chip โดยใช้เทคนิคการพิมพ์ 3 มิติที่ใช้ประโยชน์จาก bioinks ที่เต็มไปด้วยเซลล์ที่นำมาจากหลอดลมของมนุษย์ อุปกรณ์ซึ่งมีเครือข่ายหลอดเลือดที่เชื่อมต่อกับเซลล์เยื่อบุผิว สามารถใช้เป็นแบบจำลองในการศึกษาโรคระบบทางเดินหายใจ เช่น โรคหอบหืด
โรคจมูกอักเสบจากจมูก และโรคปอดเรื้อรัง
มลพิษทางอากาศที่เพิ่มขึ้นในหลายมณฑลทำให้จำนวนผู้ป่วยโรคทางเดินหายใจเพิ่มขึ้น และทำให้อาการรุนแรงขึ้น นักวิจัยจึงพยายามสร้างแบบจำลองที่เหมือนจริงซึ่งสามารถใช้เพื่อระบุลักษณะของโรคอักเสบเหล่านี้ได้
ในงานวิจัยชิ้นใหม่นี้ ทีมงานที่นำโดยDong-Woo Cho ได้สร้างโครงสร้างทางเดินหายใจทางชีวภาพโดยการพิมพ์ 3 มิติของเซลล์ประเภทต่างๆ ที่พบในเยื่อเมือกตามธรรมชาติ ไบโออิงค์ประกอบด้วยเมทริกซ์นอกเซลล์ที่สลายเซลล์ (dECM) ที่แยกได้จากหลอดลมของสุกร ซึ่งเต็มไปด้วยเยื่อเมือกที่แยกได้จากหลอดลมของมนุษย์
Ju Young Park หัวหน้าทีมวิจัยกล่าว ว่า “เราทำซ้ำ เครือข่ายหลอดเลือด 3 มิติที่เหมือน ภายในร่างกายโดยการประกอบเซลล์บุผนังหลอดเลือดและไฟโบรบลาสต์โดยใช้หมึกชีวภาพ dECM ในกระบวนการพิมพ์ขั้นตอน เดียว “โครงสร้างที่เราผลิตขึ้นมีหน้าที่ทางสรีรวิทยาเช่นเดียวกับเยื่อบุผิวทางเดินลมหายใจชีวภาพ ดังนั้นจึงสามารถนำมาใช้ในแบบจำลองโรคต่างๆ เช่น โรคหอบหืดได้ ตัวอย่างเช่น การปรากฏตัวของหลอดเลือดทำให้เกิดการผลิตไซโตไคน์ที่ก่อให้เกิดการอักเสบมากเกินไปในแบบจำลองทางเดินหายใจของเรา กระบวนการนี้ (หรือที่เรียกว่า ‘พายุไซโตไคน์’) เกิดขึ้นระหว่างการอักเสบของทางเดินหายใจจากโรคหืดและการกำเริบของโรคหอบหืดที่เกิดจากสารก่อภูมิแพ้ในบริบททางสรีรวิทยา”
นักวิจัยยังยืนยันด้วยว่ารูปแบบทางเดินหายใจ
ของเยื่อบุผิวจะไวต่อไรฝุ่น ซึ่งเป็นสารก่อภูมิแพ้ทางเดินหายใจที่รู้จักกันดี สารก่อภูมิแพ้เหล่านี้กระตุ้นการแสดงออกของโมเลกุลการยึดเกาะบน endothelium ของหลอดเลือดที่สามารถนำเซลล์ภูมิคุ้มกันเข้าสู่เนื้อเยื่ออักเสบได้ “ผลลัพธ์ของเราแสดงให้เห็นว่าปฏิสัมพันธ์ทางพยาธิวิทยาระหว่าง endothelium ทางเดินหายใจกับเครือข่ายหลอดเลือดในทางเดินหายใจนั้นสามารถทำซ้ำได้ในรูปแบบการหายใจแบบ on-a-chip ของเรา และการกำเริบของการตอบสนองต่อการอักเสบโดยเครือข่ายหลอดเลือดในร่างกาย ยังทำซ้ำได้ในหลอดทดลอง ”
การเลียนแบบโครงสร้าง 3 มิติที่ซับซ้อนทีมงานชาวเกาหลีพิมพ์โครงสร้างโดยใช้เครื่องพิมพ์เซลล์ 3 มิติภายในบริษัทซึ่งมีหัวจ่ายหกหัว “หัวพิมพ์สองหัวเชื่อมต่อกับระบบที่ใช้แรงดันนิวแมติกซึ่งจ่ายโพลีเมอร์สังเคราะห์เพื่อสร้างกรอบรองรับสำหรับทางเดินหายใจ” Park อธิบาย “หัวพิมพ์อีกสี่หัวทำงานบนแท่นมอเตอร์แบบสามแกน และเราควบคุมการเคลื่อนที่ของหัวพิมพ์โดยใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์”
การพิมพ์เซลล์ 3 มิติโดยใช้หมึกชีวภาพ dECMการสร้างแพลตฟอร์มหลอดเลือดโดยการพิมพ์เซลล์ 3 มิติโดยใช้ dECM bioinkPark อธิบายว่าเยื่อบุผิวในทางเดินหายใจของมนุษย์ส่วนใหญ่ประกอบด้วย ciliated goblet และ basal cells ที่สัมผัสกับเยื่อหุ้มชั้นใต้ดิน Lamina propriaซึ่งมีหลอดเลือดและไฟโบรบลาสต์ stromal อยู่ใต้เมมเบรนนี้ “เพื่อเลียนแบบโครงสร้าง 2D/3D ที่ซับซ้อนนี้และองค์ประกอบเซลล์ของเยื่อเมือกทางเดินหายใจ เราได้ประกอบเยื่อบุผิวทางเดินหายใจ 2 มิติบนแพลตฟอร์มหลอดเลือด 3 มิติ” เธอกล่าว “เราสร้างเครือข่ายหลอดเลือด 3 มิติโดยธรรมชาติขึ้นใหม่โดยการพิมพ์เซลล์ 3 มิติ dECM bioink ที่มีเซลล์บุผนังหลอดเลือดและไฟโบรบลาสต์ ในความเป็นจริง dECM bioink ให้เซลล์ที่มีโพรงเนื้อเยื่อพื้นเมืองที่เหมือนอยู่ในร่างกายซึ่งก่อให้เกิดความแตกต่างและการทำงานเฉพาะของเนื้อเยื่อ”
ตามข้อมูลของ Park เทคนิคการพิมพ์
เซลล์นั้นเร็วกว่าเทคนิคการประดิษฐ์แบบเดิมมาก และยังดีกว่าในการจำลองการจัดเรียงเซลล์แบบละเอียดและโครงสร้างจุลภาค 3 มิติที่ซับซ้อนที่พบในเนื้อเยื่อธรรมชาติ “ระบบการพิมพ์เซลล์ 3 มิติของเราช่วยให้เราสามารถสร้างต้นแบบทางเดินหายใจได้อย่างง่ายดายด้วยปริมาณงานสูง และยังช่วยให้เราสามารถวางเซลล์ประเภทต่างๆ ได้โดยตรงที่ตำแหน่งเฉพาะบนโครงสร้างทางเดินหายใจเพื่อเลียนแบบการจัดเรียงเซลล์ในเนื้อเยื่อพื้นเมือง” เธออธิบาย “เทคนิคนี้สามารถนำไปใช้ในการออกแบบชิปได้หลายประเภท หรือแม้แต่พิมพ์โมเดลอวัยวะอื่นๆ ที่ไม่ใช่ทางเดินหายใจ”
ต่ออวัยวะต่างๆ บนชิปการทำงานร่วมกันระหว่างเยื่อบุผิวและหลอดเลือดในเยื่อเมือกเป็นที่ทราบกันดีว่ามีความสำคัญต่อสุขภาพของเนื้อเยื่อและเพื่อป้องกันสารก่อภูมิแพ้หรือสารพิษ “รูปแบบใหม่ของเราสามารถนำมาใช้เพื่อศึกษาปฏิสัมพันธ์เหล่านี้และเข้าใจบทบาทของพวกเขาในโรคระบบทางเดินหายใจของมนุษย์ได้ดีขึ้น” Park กล่าว “ด้วยเซลล์ 3 มิติที่พิมพ์ airway-on-a-chip สามารถใช้เป็นส่วนประกอบที่มีประสิทธิภาพสำหรับแบบจำลองสัตว์สำหรับการวิเคราะห์พยาธิสรีรวิทยาและการทดสอบประสิทธิภาพของยาในระยะพรีคลินิก” ปัจจุบันเทคโนโลยีนี้อยู่ระหว่างการพัฒนาเพื่อการพาณิชย์โดยT&R Biofabบริษัทเกาหลีที่ผลิตผลิตภัณฑ์ชีวการแพทย์โดยใช้เทคโนโลยีการพิมพ์เซลล์ 3 มิติ
นักวิจัยรายงานผลงานของพวกเขาในวารสาร Biofabricationว่าตอนนี้พวกเขาต้องการให้เซลล์ 3 มิติพิมพ์อวัยวะต่างๆ บนชิป และแม้กระทั่งอวัยวะหลายชิ้นบนชิป โครงสร้างเหล่านี้จะรวมเอาเนื้อเยื่อและอวัยวะที่มีปฏิสัมพันธ์จำนวนมากเข้าไว้ด้วยกัน และในที่สุดสามารถแทนที่แบบจำลองของสัตว์เพื่อศึกษาพยาธิสรีรวิทยาของมนุษย์และประเมินผลกระทบของยาที่เป็นระบบ
“การพิมพ์หินแบบดั้งเดิมยังต้องการสิ่งอำนวยความสะดวกในการผลิตขนาดใหญ่และอุปกรณ์ราคาแพงเป็นพิเศษพร้อมกับวัสดุที่มีราคาแพงและมักเป็นพิษ “กระบวนการของเราใช้วัสดุที่เข้ากันได้ทางชีวภาพราคาถูกมาก และอุปกรณ์ที่หาได้ทั่วไป (เช่น กล้องจุลทรรศน์สองโฟตอนที่เราใช้ในงานนี้) กระบวนการง่ายๆ อย่างของเราสามารถช่วยทำให้เป็นประชาธิปไตยได้”
“ในที่สุด เราเชื่อว่าเทคนิคนี้จะปฏิวัติวิธีที่ผู้คนคิดเกี่ยวกับการผลิตนาโนเทคโนโลยี 3 มิติ” Boyden กล่าวกับPhysics World นับตั้งแต่มีการประดิษฐ์ photolithography การผลิตนาโนถูกครอบงำโดยกระบวนการระนาบที่คุณจัดรูปแบบพื้นผิวแล้ววางวัสดุลงบนพื้นผิว เราได้ขยายแนวคิดนี้ไปสู่มิติที่สาม: เราจัดรูปแบบโครงนั่งร้านแล้ววางวัสดุตามปริมาตรบนโครงนั่งร้าน ในระยะสั้น เทคโนโลยีนี้จะช่วยให้เราสามารถสร้างโครงสร้างที่น่าสนใจสำหรับการวิจัยโฟโตนิกส์ (เช่น เลนส์เฉพาะทางเพื่อศึกษาคุณสมบัติพื้นฐานของแสง) แต่ในระยะยาว เราจะเห็นว่ามีการใช้เพื่อสร้างเลนส์ชนิดใหม่ อิเล็กทรอนิกส์และ metamaterials”
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>เว็บสล็อตแตกง่าย
